Czym jest wspomaganie kierownicy i czy każde auto je ma?

Czym jest wspomaganie kierownicy i jak poznać, że auto je ma?

Dziesiątki lat temu samochody miały wąskie koła i były lekkie, więc kręcenie kierownicą np. w takiej Syrenie 105 czy Fiacie Cinquecento nie było raczej zadaniem ponad siły przeciętnego zjadacza chleba. Wystarczyło jednak dołożyć kilogramów, powiększyć auto, a przede wszystkim koła i pojawił się problem. „A jak jest problem, to trzeba znaleźć rozwiązanie” – powiedzieli ludzie w Chryslerze i w 1951 r. jako pierwsi na świecie wprowadzili do oferty wspomaganie kierownicy. Na początku planowano, że dostępne będzie tylko w modelu Imperial, ale błyskawicznie zdobyło tak dużą popularność, że już dwa lata później montowano je nawet w sporo tańszych Chevroletach.

O ile w USA już w latach 70. ubiegłego wieku wspomaganie było standardowym wyposażeniem większości tamtejszych aut, to w Europie jeszcze w latach 90. stanowiło dodatkowo płatną opcję w znacznej części produkowanych modeli. Na szczęście dzisiaj jest już absolutnym standardem. Nie musimy więc w przypadku zakupu kilkuletniego auta upewniać się, że na pewno ma wspomaganie. Ale w modelach starszych warto to sprawdzić. Jak? Po prostu na postoju, przy zapalonym silniku pokręcić w nim kierownicą. A potem – dla porównania – zrobić to samo przy wyłączonym silniku. Nie będzie czuć różnicy? No to auto nie ma wspomagania. A jeżeli ma, to wierzcie mi – nie przeoczycie tego.     

Rodzaje wspomagania kierownicy

Tak jak zdecydowana większość rozwiązań stosowanych w samochodach, tak również to z biegiem lat było modernizowane i udoskonalane. A raz nawet przeszło technologiczną rewolucję.

Hydrauliczne wspomaganie kierownicy

W czasach, gdy silniki elektryczne i elektronika były jeszcze rzadkością, postawiono na rozwiązanie znane, rozwijane i sprawdzone w wielu branżach i dziedzinach – hydraulikę. Układ hydrauliczny opiera się przede wszystkim na pompie, która wtłacza płyn pod ciśnieniem do zaworu sterującego w przekładni kierowniczej, zwanej potocznie maglownicą. Gdy zaczynamy kręcić kierownicą, zawór w maglownicy przekierowuje część płynu do lewej lub do prawej komory – zależnie od tego, w którą stronę skręcamy kierownicę. Ciśnienie w tym miejscu rośnie, a płyn przepycha tłok, który ułatwia skręcenie kół.

Oczywiście aby to działało, potrzebna jest jakaś energia do zasilenia pompy. We wspomaganiu hydraulicznym połączono ją za pomocą paska klinowego (rzadziej wielorowkowego) bezpośrednio z silnikiem spalinowym. Można więc powiedzieć, że pompę wspomagania napędza silnik spalinowy. Sęk w tym, że wspomaganie w takim rozwiązaniu działa cały czas. Nawet, gdy jedziemy na wprost. To może pogarszać prowadzenie, głównie przy większych prędkościach, a przede wszystkim zwiększa zużycie paliwa.

Elektrohydrauliczne wspomaganie kierownicy

To udoskonalone wspomaganie hydrauliczne. Zasada działania jest identyczna, z tą jedną różnicą, że pompy nie napędza już silnik spalinowym, tylko alternator. To pozwala oszczędzać paliwo.

Elektryczne wspomaganie kierownicy

Postęp technologiczny tak przyspieszał, że trzeba było szybko opracować nowy rodzaj wspomagania kierownicy. Taki, który byłby w stanie np. sam skręcać kołami, aby utrzymać auto na swoim pasie ruchu lub nawet całkowicie samodzielnie zaparkować. Albo żeby wspomaganie działało nawet wtedy, gdy silnik spalinowy będzie całkowicie wyłączony (np. w hybrydach).

Elektryczne wspomaganie kierownicy jest znacznie bardziej kompaktowe, nie ma żadnego wpływu na zużycie paliwa, a jednocześnie jest znacznie „mądrzejsze”. Np. wszystkie modele Kia mają wspomaganie kierownicy ze zmienną siłą. Mówiąc krótko, komputer ustawia najlepszą i najbezpieczniejszą siłę wspomagania zależnie od wielu warunków – prędkości auta, siły z jaką obracamy kierownicą, a nawet warunków na drodze (np. śnieg). Dodatkowo np. Kia EV6 GT ma progresywne wspomaganie układu kierowniczego – oznacza to, że np. na postoju skraje położenia przednich kół dzielą tylko dwa obroty (ułatwia to manewrowanie), podczas gdy przy wyższych prędkościach byłyby to już trzy obroty (poprawia to kontrolę nad autem np. w szybko pokonywanych zakrętach).

Elektryczne wspomaganie pomogło też rozwinąć choćby technologię MHEV (umożliwia żeglowanie na biegu jałowym z wyłączonym silnikiem spalinowym, ale przy działającym wspomaganiu). Bez niego nie byłby również możliwy rozwój autonomicznej jazdy czy systemów bezpieczeństwa, takich jak choćby system utrzymania samochodu na swoim pasie ruchu. Mają go albo w standardzie, albo w wyższych wersjach wszystkie samochody Kia, nawet najmniejsze Picanto. System sam „widzi” pasy ruchu i wymieniając dane z układem kierowniczym, skręca kierownicą tak, aby utrzymać auto idealnie pośrodku pasa ruchu. Także na zakrętach.

A wiedzieliście, że Kia Sorento, Sportage, EV3, EV6 czy EV9 potrafią same zaparkować? Tak, dzięki systemowi kamer i czujników, które współpracują m.in. ze wspomaganiem elektrycznym. Auto może samo wykryć lukę parkingową, a następnie w niej zaparkować. Choć od wynalezienia tego rozwiązania minęło trochę lat, to obracająca się całkowicie samodzielnie kierownica do dzisiaj robi na mnie wrażenie.

Pneumatyczne wspomaganie kierownicy

Rozwiązanie skomplikowane i drogie, ale ze względu na swoje właściwości, stosowane powszechnie w ciężarówkach, autobusach czy dużych autach dostawczych.

Jak działa elektryczne wspomaganie kierownicy?

Podstawą całego rozwiązania jest silnik elektryczny zamontowany najczęściej na wale kierownicy, rzadziej – wewnątrz przekładni zębatkowej. Oprócz niego mamy czujnik momentu obrotowego. To on przekazuje dane o sile skrętu kierownicy do sterownika silnika elektrycznego. Ten ostatni zbiera jeszcze inne informacje, np. o prędkości obrotowej kół, hamowaniu, przełożeniu skrzyni biegów czy dane z systemu ABS i kontroli trakcji. Analizuje w ułamku sekundy wszystkie te informacje i decyduje o sile wspomagania.

A jak uzyskuje się konkretną siłę wspomagania? Jak to jest, że raz czujemy większy, innym razem mniejszy opór na kierownicy? To akurat proste – wystarczy, że do silnika elektrycznego dostarczony zostanie prąd o mniejszym natężeniu i kierownica będzie pracowała ciężej, a kierowca będzie miał lepsze „czucie” auta. Dostarczymy prąd o wyższym natężeniu, a kołem kierownicy będzie można z łatwością kręcić małym paluszkiem.

Gdy silnik już wie, jaką siłę ma mieć wspomaganie, to przekazuje ją na koło zębate. Oprócz tradycyjnej przekładni ślimakowej jest tu jednak również gumowy łącznik. Wycisza on pracę całego układu, ale ma też ważniejszą funkcję – gdyby wspomaganie elektryczne „wysiadło”, łącznik po prostu pęka i umożliwia dalsze, bezpieczne kierowanie autem. Choć już bez wspomagania. 

Problemy z układem wspomagania kierownicy

W przypadku rozwiązań hydraulicznych były częste i powszechne, choćby wycieki z pompy, pękające paski klinowe, zatkane zawory etc. W przypadku wspomagania elektrycznego problemy praktycznie nie występują. Oczywiście może się zdarzyć, że silnik elektryczny albo któryś czujnik „padnie”, ale są to niezwykle rzadkie przypadki. Co więcej, elektryczne wspomagania nie wymagają żadnych czynności serwisowych. 

A jak rozpoznać, czy wspomaganie działa sprawnie? W przypadku wspomagania hydraulicznego w starszych samochodach o usterce mogą świadczyć np. hałasy dobiegające z kolumny kierowniczej podczas kręcenia kierownicą. Albo to, że nagle stawia ona większy opór. Jeżeli zaś chodzi o wspomaganie elektryczne, to o tym, że coś jest nie tak, informuje pomarańczowa lub czerwona ikonka kierownicy na zegarach. Sterownik wie doskonale, kiedy któraś część układu zaczyna zawodzić. Która dokładnie? Tego dowiemy się po podłączeniu auta do komputera w ASO. Niemniej – jak mówiliśmy – usterki tego rodzaju wspomagania zdarzają się niezwykle rzadko. Zatem nie ma co się martwić na zapas, tylko jeździć i kręcić.