Diravi (Direction à Rappel Asservi) : Het doel en nut

Het doel en nut van Diravi

Stuurbekrachtiging met gedwongen terugloop, dat is de letterlijke vertaling ervan. Hiermee wordt het automatisch terugdraaien van een verdraaid stuurwiel tijdens het loslaten bij een draaiende motor bedoeld. Het automatisch terugdraaien is een gevolg van het ontwerp, maar niet het doel. Gevoelsmatig lijkt Diravi op een snelheidsafhankelijke bekrachtiging, maar dat is het niet. Maar wat is het dan wel?

De Diravi stuurbekrachtiging was één van de resultaten van jarenlang onderzoek toen de Citroën SM in de jaren zestig werd ontworpen tijdens Project-S. Daarin werd de bovenste snelheidslimiet van een voorwielaandrijver getest met een opgevoerde SM als testwagen. Citroën ontwierp een nieuw type bekrachtiging die snelheids-afhankelijk moest zijn, hoge motorvermogens van meer dan 200pk aankon in combinatie met voorwielaandrijving, meer comfort biedt dan de toenmalige stuurbekrachtigingen en een koersvaste, veilige besturing garandeert bij hoge snelheden ver boven de 200km/h.

De SM Breadvan met 380pk en een topsnelheid van 300km/h en Diravi als resultaat van Project-S

Naast het vele vermogen en hoge topsnelheid is een eigenschap van de Citroën SM dat het meeste gewicht op de vooras rust. De bestaande DS stuurbekrachtiging werd aangepast tot Diravi om de SM licht en veilig te laten sturen. Dit is gerealiseerd door het mechanisch ontkoppelen van de aandrijf-en remkrachten met het stuurwiel: Drive-by-Wire.
De CX en de XM V6 met de PRV V6 (PSA Renault Volvo) motor versies, ook wel ZPJ V6 12v en ZPJ4 V6 24v genoemd, beschikken wederom over Diravi. Deze modellen hebben ook relatief veel gewicht op de vooras en mogen van de voordelen genieten die Diravi te bieden heeft. Helaas heeft Diravi ook nadelen wanneer er sprake is van slijtage, dan kan bijvoorbeeld het stuurhuis lekken of zwaar sturen bij stilstand, dat komt in het deel over de werking aan bod. In dit deel wordt het principe en het doel van Diravi besproken.

Conventionele stuurbekrachtiging en Diravi

I - Introductie:
De stuurinrichting van een voertuig vereist dat de bestuurder het stuurwielkoppel overwint. Het stuurwielkoppel is het gevolg van de draaiende beweging van het bandoppervlak met de weg. De stuurwielbeweging wordt via de stuurkolom, tandheugel en rondsel en de spoorstangen naar de wielen overgebracht.

Een perfecte stuurinrichting moet voldoen aan de volgende eisen:

II - Bekrachtiging:
De draairichting via een tandheugel en rondsel systeem kan op de volgende manieren worden verricht:

- Traditioneel, zonder bekrachtiging:
De energie die nodig is voor de rotatie van de wielen wordt geleverd door de bestuurder. Dit soort eenvoudige mechanisme, kan worden toegepast wanneer het gewicht van het voertuig relatief laag is.

- (Hydraulische) bekrachtiging:
Wanneer de belasting op de vooras toeneemt, dan is de benodigde energie afkomstig van een pomp of motor met een hydraulische hulpcilinder of een ander soort hulpmechanisme aan de stuurcilinder gemonteerd ten behoeven van de rotatie van de wielen. Bij lage snelheden heeft de bekrachtigde hulp het voordeel tijdens het parkeren of tijdens het rijden op een bochtig parcours.

Een globale weergave van een conventionele “open-centrumregeling” stuurbekrachtiging

Een hydraulische bekrachtigde besturing kan worden ingedeeld in verschillende groepen:
• Open-centrumregeling
• Gesloten-centrumregeling

- Bekrachtiging met open-centrumregeling:
In de neutrale positie stroomt de vloeistof LHM vrij rond in het hydraulisch circuit. De verlaagde druk in het circuit wordt verder geregeld door het variëren van de vloeistofsnelheid met behulp van een regelaar. De bekrachtiging is constant wanneer deze niet snelheidsafhankelijk is. Bij een toerental of snelheidsafhankelijke versie past de bekrachtiging zich aan door het debiet te variëren met het pomptoerental c.q. rijsnelheid. Beiden bieden een aanzienlijke hulp bij grote stuurverdraaiingen, waarbij de snelheidsafhankelijke versie nauwkeuriger is. De DS, BX, Xantia en XM (behalve ZPJ V6) stuurbekrachtiging: Dirass (Direction Assistée) leveren een constante bekrachtiging. De hulpcilinder wordt permanent gevoed en in de willekeurige ruststand wordt overtollige LHM via de retour naar het reservoir geleid, zoals het onderstaande plaatje laat zien. Dit heeft tot gevolg dat de stuurcilinder zowel vanaf het stuur als via de voorwielen bediend kan worden.

Schematische weergave van een open-centrum regeling

Voorbeelden van Citroën Dirass stuurbekrachtigingen met een open-centrum:

DS Dirass stuurbekrachtiging van het type “open centrum regeling” met een interne stuurcilinder

BX Dirass stuurbekrachtiging van het type “open centrum regeling” met een externe stuurcilinder, vergelijkbaar met de XM Dirass stuurbekrachtiging

- Bekrachtiging met gesloten-centrumregeling:
De bekrachtigde besturing geschied door drukvariatie , ook de gesloten-centrumregeling levert een constante bekrachtiging. In de neutrale positie stroomt er geen vloeistof naar de stuurcilinder en de HD-pomp pompt niet. De besturing is hydraulisch vergrendeld, de stuurcilinder en de voorwielen kunnen alleen via het stuur bediend worden. Dit heeft tot gevolg dat de gekozen stuurhoek in stand blijft en alleen via het stuur te wijzigen is. Daarom is het noodzakelijk dat het stuurwiel geforceerd terugloopt. In tegenstelling tot de open-centrumregeling wordt de tandheugel niet aangedreven door het rondsel want de besturing is volledig hydraulisch, dit leidt tot een kunstmatig stuurgevoel Om de zeer directe hydraulische besturing te hanteren is een differentiaalregelaar nodig voor verschillende rijsituaties. Om de stuurkracht en het geforceerd teruglopen te laten variëren met de voertuigsnelheid is een duwmechanisme met een excentrische schijf in opgenomen. Voor meer stuurgevoel is het stuurwiel een functie van de snelheid en van de stuurhoek. Deze besturing is gebruikt op voertuigen uit de hogere klasse.

Een globale weergave van een “gesloten-centrumregeling” stuurbekrachtiging

Schematische weergave van een gesloten-centrum regeling

Voorbeelden van Citroën Diravi van het type gesloten-centrum regeling:

De SM Diravi is gebaseerd op de DS Dirass met een gesloten-centrumregeling, snelheids bekrachtigde stuurwiel en gedwongen terugloop. De CX Diravi verschilt constructief ten opzichte van de SM Diravi door een ander stuurcommando. Hierin zijn de hydraulische regelingen met een ander soort differentiaalregelaar naast de as gegroepeerd. De XM Diravi is gelijk aan de CX Diravi met het verschil dat de excentrische schijf geen uitsparing heeft in de rechtuit stand. Verder is de rechtuit stand met een draaiknop onder de paravaan af te stellen. Dit is gedaan omdat het Diravi stuurhuis niet bereikbaar is vanuit de ZPJ(4) V6 motorruimte.

Overbrengingsverhouding Diravi van aanslag tot aanslag:
SM: 2 omwentelingen
CX: 2,5 omwentelingen
XM: 3,26 omwentelingen

III - XM Diravi kenmerken:
- Reductie verhouding 1 / 17, 5
- Aantal omwentelingen van het stuurwiel, 3,26 van aanslag tot aanslag
- Draaicirkel: tussen muren 12,50 m en 11,60 m tussen stoepranden

De voortrein van een XM V6 met een Diravi stuurinrichting gemonteerd op het groene subframe en daaronder een losse conventionele Dirass stuurhuis

Het ontwerp van het stuur met geforceerde terugloop verbetert de veiligheid bij lage als hoge snelheid en verhoogt het rijcomfort door eliminatie van reactiekrachten in het stuurwiel; zoals aandrijfkrachten, remkrachten, de toestand van het wegdek en een lekke voorband. Het ontwerp is van het type CX-bekrachtigde hydraulische tandheugel met drie verschillende functies:

I - Bekrachtiging
Een dubbelwerkende stuurcilinder gemonteerd aan een tandheugel, waarvan altijd één kamer verbonden is met hoge druk, verzorgd de bekrachtiging. Een axiale 5 plunjer HD-pomp en een voorraadbol verzorgen de benodigde hydraulische druk van ongeveer 175bar. Een remaccu bol verzorgt de remdruk, ook als de voorraadbol geen druk meer levert (voor ongeveer 30x remmen). Deze twee energie opslagbollen zorgen ervoor dat de HD-pomp niet continu hoeft te pompen.

II - Adaptief met de voertuigsnelheid
Met behulp van een centrifugaal regelaar en een hydraulische regeling wordt de kracht om het stuurwiel te hanteren snelheidsafhankelijk. Dit is gedaan om het kunstmatige stuurgevoel bij alle snelheden onder controle te houden.

III - Geforceerd teruglopen
Dit is een noodzakelijke functie omdat Diravi hydraulisch vergrendeld is bij iedere willekeurige stand van het stilstaande stuurwiel en de gekozen stuurhoek strak aanhoudt. Een hydraulische bekrachtigde plunjer met een rol volgt de buitenvorm van de excentrische schijf. Door de bekrachtigde rol op de vorm van de schijf stuurt het stuurwiel altijd naar de middenstand, bij het loslaten van het verdraaide stuurwiel.

Hydraulische Diravi onderdelen

De Diravi hydrauliek bestaat uit:
1. stuurcilinder
2. stuurcommando
3. centrifugaal regelaar
4. remdruk veiligheidsklep
5. remaccu c.q. diravibol, 62 bar
6. LHM reservoir
7. retourverbindingen
8. snelheidsafhankelijke regelplunjer
9. axiale 5 plunjer HD-pomp
10. HD regelaar met voorraadbol, 62bar