Elektryczne wspomaganie kierownicy - jak działa i po co się je stosuje?

Kluczowym elementem jest silnik elektryczny, który może być umieszczony na wale kierownicy, obok przekładni zębatkowej lub nawet w jej wnętrzu. Sterowanie silnika odbywa się zmianą wartości momentu obrotowego. Do tego potrzebny jest czujnik momentu, który przekazuje dane o tym, jak silnie kierowca skręca kierownicą. Czujnik ten jest zazwyczaj montowany na dolnym końcu wału kierowniczego lub na obudowie przekładni ślimakowej.

Kiedy kierowca zaczyna obracać kierownicą, elektronika sterująca otrzymuje sygnał do uruchomienia wspomagania. Włącza się wówczas silnik, który działa na wał kierownicy poprzez odpowiednią przekładnię zębatą, wspomagając ruch kierowcy i tym samym realizując funkcję wspomagania.

Nowoczesne auta muszą być coraz bardziej ekologiczne, a przez to oszczędniej obchodzić się z paliwem. Tymczasem układ hydraulicznego wspomagania kierownicy musi być zasilany od silnika, który jest wówczas bardziej obciążony, co przynosi straty mocy i zwiększa zużycie paliwa.

Tę największą wadę wspomagania hydraulicznego usunięto we wspomaganiu elektrycznym. Energia elektryczna, uzyskiwana z alternatora, może w łatwy sposób zasilać cały układ. Nie powoduje to przy tym zbyt wielkiego obciążenia silnika. Należy pamiętać, że energia w ten sposób i tak jest już pobierana, choćby na potrzeby oświetlenia wewnętrznego czy systemu audio.

Wspomaganie elektryczne świetnie nadaje się do aut miejskich ze słabymi silnikami, w których nawet niewielkie straty mocy i różnice w zużyciu paliwa są odczuwalne. Dla niewielkiego pojazdu zużycie paliwa na napęd wspomagania hydraulicznego (około 0,5 l/100 km) może stanowić nawet 10 proc. całego spalania. Dodatkowo wspomaganie elektryczne potrzebuje energii jedynie wówczas, gdy kierowca skręca kierownicą. To kolejna zaleta w stosunku do wspomagania hydraulicznego, które działała w sposób ciągły.

Eliminacja układu hydraulicznego powoduje, że wspomaganie elektryczne jest mniej skomplikowane. Zajmuje mniej miejsca i jest tańsze w produkcji. Nie bez znaczenia jest też mniejsza waga całego układu. Wspomaganie elektryczne waży jedynie kilka kilogramów. Łatwiej też o zabudowę - przykładowo, silnik elektryczny da się umieścić bezpośrednio na wale kierownicy.

We wspomaganiu elektrycznym łatwo da się zmieniać siłę, z jaką działa. Jest ona tylko cyfrowym zapisem w komputerze sterującym. Dzięki temu można zrealizować funkcję progresywnego dopasowywania siły wspomagania do prędkości czy trybu jazdy. Układy tego typu pozwalają na lekką pracę układu kierowniczego podczas manewrowania na parkingu.

Przykładowo, po włączeniu funkcji City w samochodzie Fiata na obrót kierownicą potrzeba około 2-3 Nm siły, podczas gdy standardowo jest to około 4-6 Nm. Z drugiej strony układ elektryczny może cechować się odpowiednią "sztywnością" podczas szybkiej jazdy czy przy wykorzystaniu programu sportowego. Dzięki możliwości dostosowania układu sterującego do potrzeb kierowcy da się osiągnąć to, co przy układzie hydraulicznym było nieosiągalne. A to dopiero początek.

Elektryczne wspomaganie jest również częścią składową układów kierowniczych o zmiennym przełożeniu. Są to konstrukcje na tyle skomplikowane i zajmujące dużo miejsca, że zbudowanie ich przy zastosowaniu układu hydraulicznego byłoby trudne.

Krok dalej to zaprzęgnięcie systemu wspomagania do współpracy z systemami bezpieczeństwa i komfortu. To już nie tylko np. asystent pasa ruchu, który sam utrzymuje pojazd pomiędzy dwoma pasami, ale także aktywny system wspomagający kierowcę podczas omijania przeszkody czy - coraz popularniejszy nawet w samochodach segmentu B - asystent parkowania.

Choć wydawać by się mogło, że zmiana wspomagania z hydraulicznego na elektryczne to drobiazg w rozwoju motoryzacji, jednak jest zupełnie inaczej, ponieważ funkcja wspomagania dała początek funkcji pełnej kontroli układu kierowniczego. To ogromny przełom, który umożliwił wprowadzenie wielu rozwiązań z dziedziny komfortu i bezpieczeństwa. Zastosowanie mocnych silników sterujących układem kierowniczym pozwoliło rozwinąć już nie tylko takie systemy jak zdalne parkowanie auta, ale także nie byłoby mowy o pojazdach autonomicznych, gdyby nie elektryczne wspomaganie.

Przyjęło się, że nowoczesne rozwiązania, oparte na elektronice, są bardziej podatne na awarię. W przypadku układu kierowniczego nie do końca tak jest. Nie ma zawodnej pompy wspomagania, trudniej samemu ją zniszczyć, nie ma potrzeby kontroli płynu hydraulicznego i oczywiście nie ma mowy o wyciekach. Dodatkowo układ elektryczny łatwiej diagnozować poprzez podpięcie go do komputera.

Z drugiej strony - układy elektryczne są podatne na przegrzanie podczas długotrwałego i intensywnego kręcenia kierownicą. Przypadłość ta jest znana w samochodach wykorzystywanych do nauki jazdy podczas długich ćwiczeń parkowania. Problemem jest również to, że w przypadku awarii zazwyczaj wymienia się cały zespół elektryczny. Jest to rozwiązanie kosztowne.

Do wad układów elektrycznych we wczesnym etapie rozwoju zaliczano niską precyzję prowadzenia, choć trzeba podkreślić, że był to "problem" głównie wybrednych kierowców. Stąd widoczna niechęć niektórych producentów do odchodzenia od wspomagania hydraulicznego. Przykładowo, długo zwlekało z tym Porsche, aż do momentu odpowiedniego dopracowania układu w najnowszej odsłonie 991.

[block position="indent-right"]21495[/block]