Technika: tajemnice układów kierowniczych

Wydawać by się mogło, że układ kierowniczy potrzebny jest tylko do jednego zadania – zmiany skrętu kół przedniej osi zależnie od woli kierowcy. W rzeczywistości musi on jednak spełnić dużo więcej nieoczywistych funkcji. Ze względu na swoją lokalizację naprzeciwko kierowcy ma kluczowe znaczenie dla jego bezpieczeństwa.

W nowoczesnych modelach kolumna kierownicza zaprojektowana jest tak, by zapadała się w przypadku zderzenia czołowego, a sam wał układu kierowniczego łamie się, by nie uderzyć w kierowcę. Sama kierownica wykonana jest z odginającego się i niepękającego materiału oraz wyposażona jest w poduszkę bezpieczeństwa.

Podstawę konstrukcji układu kierowniczego stanowią dwa mechanizmy: zwrotniczy, łączący przednie koła z trapezem kierowniczym i przekładnią kierownicy, oraz kierowniczy, łączący przekładnię z kierownicą. Przekładnia kierownicza zmienia ruch obrotowy wału kierownicy na poziomy zwrotnic.

Dla przykładu, najpopularniejsza na polskim rynku Skoda stosuje przekładnię z listwą zębatą (przekładnię zębatkową), w serwisach samochodowych potocznie nazywaną też maglownicą. Nowoczesne układy kierownicze są zintegrowane z elektronicznymi systemami bezpieczeństwa – ABS i ESP – dostarczają im informacji, by razem efektywnie współpracować i skutecznie działać w momencie zagrożenia.

Większość z oferowanych obecnie pojazdów wyposażona jest we wspomaganie układu kierowniczego. Może być ono rozwiązane na kilka sposobów: układem hydraulicznym, elektrohydraulicznym lub elektromechanicznym.

Obecnie coraz większa liczba producentów nie korzysta już z układów hydraulicznych, stosując rozwiązania nieustępujące im pod względem precyzji prowadzenia i komfortu, jednak mniej energochłonne, ograniczając przez to zużycie paliwa. Są to układy elektrohydrauliczne i elektromechaniczne.
W układach elektrohydraulicznych ciśnienie zwiększa się za pomocą pompy napędzanej elektrycznie. Pracuje ona tylko w momencie skrętu kół, oszczędzając w ten sposób paliwo podczas jazdy na wprost. Rozwiązanie to stosowane jest np Skodzie Fabia II i Roomster. W samochodach większych – Octavia, Yeti, Superb – stosowany jest elektromechaniczny układ wspomagania kierownicy. W samochodach mniejszych – Citigo, Rapid Spaceback i Fabia III – montowany jest tzw. kolumnowy elektromechaniczny układ wspomagania kierownicy (C-EPS).

W układzie elektromechanicznym wspomaganie odbywa się z zastosowaniem elektronicznie sterowanego silnika elektrycznego, eliminując obecność pompy płynu hydraulicznego, co zaowocowało mniejszymi wymiarami i mniejszą masą zespołu, przekładając się także na jeszcze większe oszczędności w zużyciu paliwa. W obu rozwiązaniach czujniki określają kąt skrętu kierownicy i przyłożoną na nią siłę, a silnik elektryczny wspomaga wysiłek kierowcy. Układ wspomagania C-EPS, przeznaczony do mniejszych samochodów, charakteryzuje się małą masą i małymi rozmiarami oraz pozwala na jeszcze skuteczniejszą redukcję zużycia paliwa. Elektryczne wspomaganie układu kierowniczego oszczędza paliwo – około 0,5 l/100 km – i powoduje mniejsze straty mocy niż tradycyjny układ hydrauliczny. Jest też od niego mniejszy i prostszy w budowie.

Coraz więcej pojazdów wyposażonych jest w progresywne wspomaganie: manewrowanie przy małych prędkościach jest silnie wspomagane, by nie męczyło kierowcy, natomiast przy szybkiej jeździe siła wspomagania jest zredukowana, by prowadzenie było stabilniejsze i precyzyjniejsze. Zwracając uwagę na układ kierowniczy, trzeba mieć świadomość, że na precyzję prowadzenia i wiążące się z tym bezpieczeństwo jazdy w nie mniejszym stopniu niż ten układ wpływa także właściwe ustawienie geometrii zawieszenia i jego stan techniczny oraz stan kół (ciśnienie i stan opon, głębokość bieżnika).