Wspomaganie kierownicy to coś więcej niż fantazyjna zębatka. Opiera się na konkretnym zestawie komponentów, które przekładają ruchy rąk na rzeczywiste obracanie się kół. Układ hydrauliczny oparty jest na pompie. Bez tego cały ciężar samochodu musiałbyś podnosić na nadgarstkach.
Obrotowa pompa łopatkowa
Większość układów hydraulicznych wykorzystuje obrotową pompę łopatkową. To prosta mechanika. Owalna komora zawiera rotor z wysuwanymi łopatkami. Silnik napędza tę pompę poprzez układ paska i koła pasowego, powodując jej obrót.
Gdy ostrze się obraca, wykonywana jest prosta operacja hydrauliczna. Pobierają płyn z przewodu powrotnego pod niskim ciśnieniem. Następnie przepychają tę samą ciecz przez wylot pod wysokim ciśnieniem. Ten płyn pod ciśnieniem wykonuje większość pracy podczas obracania kierownicy.
Zużycie płynu zależy bezpośrednio od prędkości obrotowej silnika. Pompa musi być zaprojektowana tak, aby zapewniała wystarczające wspomaganie, gdy silnik pracuje na biegu jałowym. Stwarza to problem nieefektywności.
Kiedy jedziesz z dużą prędkością, silnik obraca się szybciej. Pompa pompuje znacznie więcej płynu, niż faktycznie potrzebuje układ kierowniczy. Pracuje pod obciążeniem.
Aby zapobiec eksplozji systemu na skutek nadciśnienia, wewnątrz pompy zamontowany jest ciśnieniowy zawór bezpieczeństwa. Uwalnia nadmiar płynu, gdy prędkość staje się zbyt duża. Chroni to uszczelki i węże przed skokami ciśnienia.
Mechanika czujnika momentu obrotowego
Układ wspomagania kierownicy powinien być asystentem, a nie dyktatorem. Powinien włączać się tylko wtedy, gdy faktycznie stawiasz opór siłom nawierzchni – na przykład na początku zakrętu. Czy idziesz prosto? System nie powinien ingerować. Tutaj właśnie wchodzi w grę zawór obrotowy. Jest to czujnik, który wykrywa, kiedy dłonie przykładają siłę, a kiedy po prostu trzymają kierunek.
Sercem tego mechanizmu jest wał skrętny. To prosta metalowa oś. Cienki. Trudny. Ale jeśli zastosujesz moment obrotowy, odkształci się. Górny koniec jest połączony z kierownicą. Dolny trafia do przekładni lub przekładni ślimakowej. Taka konstrukcja gwarantuje, że elastyczność wału odpowiada przyłożonemu momentowi obrotowemu. Skręć mocniej – wał skręca się bardziej. Jest to bezpośrednie mechaniczne połączenie pomiędzy mięśniami a drogą.
Wewnątrz zaworu obrotowego wszystko staje się precyzyjne. Drążek kierowniczy stanowi wnętrze zespołu przekładni. Jest przykręcony do górnego końca wału skrętnego. Dolny koniec wału jest połączony z płaszczem zewnętrznym przekładni. W tym przypadku sam wał napędza wyjściowy mechanizm kierowniczy. Niezależnie od tego, czy jest to przekładnia, czy przekładnia ślimakowa, obrót fizyczny jest przenoszony bezpośrednio.
Kiedy zaczynasz skręcać, drążek skrętny nie tylko się wygina. Obraca koło wewnętrzne względem zewnętrznego. Kluczowym parametrem jest kąt tego obrotu. Jest wprost proporcjonalny do przyłożonego momentu obrotowego.
Żadnego momentu obrotowego, żadnej pomocy. Przewody hydrauliczne pozostają zrównoważone. Ciśnienie po obu stronach jest takie samo. Ale gdy tylko przekręcisz przekładnię wewnętrzną choćby o ułamek stopnia, kanały się otwierają. Ciecz pod wysokim ciśnieniem wpada do żądanej linii. Koła zyskują wzmocnienie. To eleganckie. To mechaniczne. Ale to też jest nieskuteczne.
Marnujemy energię na ciągłe uruchamianie pompy tylko po to, aby wykryć skręt. Następnie przyjrzymy się, jak branża radzi sobie z problemem nieefektywności.
