Posilovače řízení a jejich druhy: Výhody a nevýhody

Co je to posilovač řízení?

Posilovač řízení je hydraulické, nebo elektromechanické zařízení, které nám umožní bez vynaložení větší síly otáčet volantem. Díky tomu si dnes točíme volantem jednou rukou, a nebo dokonce prsty, kdy nám volant neklade přehnaný odpor. Posilovač oceňujeme u vozů se zatíženou přední nápravou, kde nám pomůže eliminovat tlak, který vytváří váha tlačená na nápravu.

V čem nám pomáhá posilovač řízení?

Posilovač řízení oceníme při parkování a tzv. “otočení„ se na místě. Já ještě pamatuji dobu, kdy posilovače v autech nebyly. Ani můj první vůz posilovač neměl, a abyste dokázaly otáčet lehčeji koly, musel být vůz uveden do pohybu. Tehdy se staří „šoféři“ rozčilovali, když jste silou na místě kola tzv. „rvali“, nebo-li s nimi otáčely. Dnes mají navíc posilovače proměnlivou funkci, kdy se jejich účinnost liší dle rychlosti, nebo módu, ve kterém se právě váš vůz nachází.

Při parkování jde většinou posilovač velmi lehce, abyste měli lehké manévrování. Při vyšších rychlostech posilovač proměnlivě mění svojí účinnost, kdy řízení tzv. „tuhne“ a my tak máme lepší kontrolu nad vozem ve vyšších rychlostech. Dále může posilovač měnit svoji účinnost např. při nastavení sportovního módu vozu, kdy se jeho účinnost přizpůsobí k rychlejší a ostřejší jízdě a nebo nám dokonce pomoci při samočinném parkování.

Jak funguje posilovač řízení?

Posilovač řízení funguje tak, že pomocí hydrauliky nebo elektroniky usnadňuje ovládání volantu. Zesiluje sílu, kterou řidič vyvíjí na volant, čímž snižuje fyzickou námahu potřebnou k řízení vozidla. Hydraulický posilovač využívá kapalinu a čerpadlo, zatímco elektrický spoléhá na elektromotor.

Hydraulický posilovač řízení, aneb servo motor

Hydraulický posilovač řízení funguje za pomoci hydrauliky, kde je využívána hydraulická kapalina „servo kapalina“. Servo motor je poháněn silou motoru a má zde funkci čerpadla, které vytváří tlak na levou či pravou stranu pístu. Píst je napojen na hřeben řízení. Další součástí je tzv. „pastorek“, nebo-li ozubené kolečko, kdy tento prvek obsahuje ještě torzní tyč (lidově „torzka“). Čím více točíme volantem, tím více se torzní tyč kroutí, kdy to má za následek to, že čím více se torzní tyč kroutí, tím větší je účinek posilovače. Jednoduše řečeno to znamená to, že kam směřuje natočení volantu, tam se právě rozevírají přepouštěcí otvory pro servo kapalinu, které tlačí píst zvoleným směrem.

Pohon servo čerpadla

Jak zaznělo výše o pohon serva se stará motor, kdy jej pohání klínový řemen, kdy toto  čerpadlo bývá součástí okruhu alternátoru atd… S vyššími otáčkami motoru se účinek čerpadla snižuje za pomoci odstředivé síly.

Jedná se o nejstarší tzv. „posilovač řízení“. V dnešní době jej v nových vozech nenalezneme. Systém trpěl především na únik servo kapaliny, neboť většina vozů neměla kryty motoru a nečistoty z vozovky i odlétající kamínky neblaze působily na toto ústrojí. Pokud došlo k netěsnosti, nebo úniku kapaliny docházelo k zadření servomotoru. Celý systém byl napojen na pohon motoru, proto docházelo k mírnému odebrání výkonu motoru, který musel pohánět další agregát. Naopak výhodou je jen minimální zkreslení řízení.

Za dobu své existence tento systém prošel několika modifikacemi i úpravami. Byly zde přidány elektronické regulace, které reagovaly na rychlost vozu a tím měnily proměnlivý účinek posilovače. Byla i modifikována síla posilovače od určitého natočení volantu, nebo vylepšení vedení vozu v přímém směru.

Hydraulicko elektrický posilovač řízení

Princip fungování je úplně stejný, jako u jeho předchůdce, ale o jeho pohon se již nestará motor vozu, ale elektromotor.  To však nebylo vše, později přibyly i snímače polohy volantu i rychlosti, které byly již vyspělejší než u jeho předchůdce. To má za následek zlepšení proměnlivé funkce posilovače řízení. Jeho účinnost lze lépe konfigurovat a také upravovat. Na první pohled jej lze poznat tak, že nad čerpadlem se nachází nádobka na servo kapalinu. Celý tento systém je umístěný nad převodkou řízení. Navíc se servo čerpadlo spíná pouze při otáčení volantem.

Servis hydraulického posilovače

• Výměna servo kapaliny co cca 60 000 km, nebo 3 roky.
• Pravidelná kontrola manžet převodky řízení a vedení kapaliny.
• Výměna zkorodovaných součástí.

Závady hydraulického posilovače řízení

• Únik kapaliny – střením hadic či trubek.
• Gufero – opotřebení, prasknutí.
• Usazení nečistot – usazení ve ventilu vede k přidírání a špatné funkci posilovače.
• Ohnutí osy – autonehoda, velký náraz může ohnout hřebenovou tyč a tím poškodit řízení.
• Koroze – korodování součástí vede k jejich selhání.
• Zanedbaná údržba – ignorování servisních intervalů výměny servo kapaliny.
• Zavzdušnění systému – neodvzdušnění po výměně kapaliny, nebo při úniku kapaliny.
• Pískání serva – pokud je systém poškozen obvykle vyluzuje divné pískavé zvuky.
• Vůle v řízení – dalším projevem závady je vůle v řízení.
• Poškozené manžety – poškozené manžety převodky řízení mohou vést k poškození ložisek a zadření i vůli.

Elektromechanický posilovač řízení

Nyní se dostáváme do současnosti. Toto je nyní nejrozšířenější posilovač řízení. Na rozdíl od předchůdců, již nevyžaduje složitou hydrauliku. Jeho pohon je čistě elektrický a mechanický. Jeho nejdůležitější součástí je elektromotor. Výhodou je velmi snadná regulace účinku a dobrá komunikace s ostatními bezpečnostními i jízdními systémy. Díky tomu lze užít systém samočinného parkování, kdy je systém schopen samovolně otáčet volantem a zaparkovat náš vůz. To jeho předchůdci nedokážou.

Jemnými zásahy do řízení umí předcházet smyku, než dojde ke spuštění stabilizačního systému. Pro správnou funkci elektromechanického posilovače řízení je třeba několik vyhodnocovacích prvků a to tzv. „čidel“, kam např. patří snímač natočení úhlu volantu, snímač točivého momentu volantu, snímač točivého momentu řízení. Navíc lze u některých vozů měnit účinek posilovače za pomoci tlačítek, nebo nastavení infotainmentu ve voze. Výhodou je, že zde nedochází k úniku kapalin a problémy s vedením hydraulických hadic a trubek. Bohužel jeho čitelnost vozovky a následný řidičský prožitek je menší, než u varianty hydraulického posilovače. Existuje více variant tohoto posilovače.

Umístěný na hřídeli volantu (sloupku řízení, hřebenu řízení)

Zde nalezneme elektromotor s dvoustupňovou převodovkou. Tento systém se využívá u menších vozů, díky jeho zástavbě. Systém tvoří se sloupkem řízení jeden celek. Obecně lze říci, že tento systém lze užít u vozů, jejíž zatížení nápravy je do 1000 kg. Tento systém je ze všech variant nejjednodušší a také nejvíce rozšířený.

Umístěný na převodce řízení

Šikmý

Elektromotor se nachází na převodce řízení. Má navíc vlastní pastorek pro zvýšení efektivity. Dochází zde k šikmému přenosu síly za pomoci ozubeného kola a posouváno dále šnekovým převodem. Tento systém se používá u vozů, se zatížením přední nápravy do 1200 kg. Aby kvůli hmotnosti a zatížení sloupku nebyl sloupek, tak namáhán došlo k přesunutí elektromotoru na převodku řízení. Díky větší robustnosti dokáže přesněji dávkovat silový účinek. Další zajímavostí je, že systém je vybaven několika módy, kterými se řídí, kde je každý z módů závislý na momentální jízdě, nebo jízdním režimu.

Osově souměrný

Zde se jedná o nejrobustnější variantu elektromechanického posilovače řízení. Umístění  elektromotoru je naprosto stejné jako u šikmého. Zatížení přední nápravy u tohoto typu je až 1 600 kg, což v dnešní době SUV a elektronikou našlapaných a těžkých vozů je potřeba. Jak již jeho název napovídá rozdíl je v přenosu síly, kdy je elektromotor umístěn rovnoběžně s řízením. Převod sil je zde zajištěný za pomocí řetězu (kuličkového) a řemenu. Díky řetězu je roztáčena matice, která se pohybuje zvoleným směrem. Matice je součástí převodky a tím pádem dochází k přímému přenosu sil za pomoci točivého momentu řetězu.

Závady elektrického posilovače řízení

• Selhání elektroniky – poškození kabeláže.
• Poruchy čidel – pokud dojde k poruše snímače úhlu volantu atd. má to vliv na funkci posilovače.
• Mechanické selhání – pokud selže pastorek, nebo další převodový komponent posilovače dochází k prokluzu  a vůlím.
• Protržení manžet – protržení manžet převodky způsoby zadření ložisek.
• Nehoda –  autonehoda či velký náraz může způsobit ohnutí a trvalé poškození celého systému.
• Ke správné diagnostice závady elektromechanického posilovače je třeba použití autodiagnostiky.
• Servis u elektromechanického posilovače je jednodušší a to pouze udržovat systém poškozený, kontrola a výměna manžet.

Jedním z indikátorů nefunkčnosti posilovače řízení může být kontrolka posilovače řízení.

Co je to hřeben řízení?

Celou dobu zmiňujeme hřeben řízení, který je potřebný u všech variant posilovače. Hřeben řízení je část řízení ukrytá pod volantem a mířící až k převodce řízení. Kdy svoje otáčení přenáší na pastorek většinou za pomocí tyčí řízení s “U” úchyty v níž se nacházejí ložiska.

Závady hřebenu řízení

Závady spojené s hřebenem jsou většinou nákladné. Není jednoduché jej z auta vymontovat a opravit doma svépomocí je téměř nemožné. Následuje buď koupě, nebo repas stávající součásti. Oprava vyžaduje pokročilé znalosti této problematiky, aby bylo vše uvedeno do původního stavu. Nejlépe opravitelné jsou vůle ložisek umístěných na tyčích s U uchycením k převodce řízení. Zde je třeba brát však v potaz a namontovat nové prvky přesně tak, jak byly ty původní, proto pokud se v problematice neorientujete nedoporučuji provádět ani tuto výměnu, neboť si rozhodíte celé řízení vozu.

Typy poruch řízení a jejich projevy

Vozidlo nedrží stopu a zmítá se na cestě

Častá závada spojená s hřebenem je vůle v řízení. Vozidlo špatně drží stopu a my jej tak neustále srovnáváme. Musíme však zjistit, zda za vším nestojí špatná geometrie, špatné vyvážení kol, vadný čep řízení, uložení tlumičů, tlumiče atd.

Lupání

Při otočení volantu se nám může zdát že nám v něm „jaksi lupe“.

Vůle volantu nahoru dolu

Volant najednou může projevit vůli, což je velmi nepříjemné.

Pro dobré identifikování závady je opět potřeba zkušeností, abychom byly schopni vyloučit mnoho dalších činitelů a zaměřit se pouze na to podstatné.

Ceny opravy posilovače řízení a hřebenu řízení

Ceny oprav těchto komponent startují na tisíci korunách až desetitisících. Jejich opravy v domácích podmínkách vyžadují mnoho zkušeností a obecně lze říci, že obyčejným kutilům bez patřičných znalostí, bych je rozhodně nedoporučoval provádět. Navíc k navazujícím součástím je někdy nutné měnit i přilehlé, nebo navazující komponenty, což cenu značně zvyšuje.

Výměna servo kapaliny v hydraulickém posilovači zvládnu ji doma?

Poslední dobrá otázka na závěr. Zvládnout se dá vše, někdy ovšem pouze jednou, ale dost srandy a teď k věci. Výměna se dá uskutečnit v domácích podmínkách, ovšem je to poněkud komplikovanější. Mnohdy můžeme pohořet na zkorodovaných dílech, nebo nemožnosti sundání servo hadic z přírub. Pokud se do toho ovšem pustíme je třeba postupovat, takto. Toto je obecný postup a může se lišit!

1. Musíme zjistit objem servo kapaliny a vhodný typ. Servo kapalin je mnoho druhů a je potřeba zvolit ten správný typ se specifikací pro náš vůz. Navíc musíme systém propláchnout, takže doporučuji koupit minimálně dvojnásobek požadovaného množství.
2. Zvednout vůz nebo získat přístup k vedení servo hadic. Toto je důležitý aspekt k tomu, abychom byli úspěšní. Navíc budeme potřebovat točit volantem a proto je třeba ideální zvednout celou přední nápravu a nebo si alespoň vývod hadic vytáhnout na přístupné místo a kola vrátit, pokud máme vše přístupné bez zvedání vozu je to jen lépe.
3. Odšroubování víčka ze servo nádobky a odsátí staré kapaliny. Zde nám poslouží injekční stříkačka s hadičkou nebo odsávačka oleje.
4. Povolení hadic čerpadla. Zde bývá velký oříšek. Hadice jsou většinou na sponkách, ale sundat je z přírub je někdy obtížné. Za roky tam bývají dosti přirostlé a mnohdy se jim dolů moc nechce. Pokud se nám to povede máme vyhráno.
5. Po odstranění hadice si můžeme odvést z kovové příruby za pomocí jiné hadičky proud kapaliny, kterou budeme vypouštět do námi zvolené záchytné nádoby.
6. Dolujeme si do nádobky servo kapaliny novou kapalinu po rysku max. Nasadneme do vozidla, otočíme klíčem, abychom si odemkli volant. Nyní, s otevřeným víčkem nádobky, několikrát otočíme volantem úplně na doraz doprava a doleva. Při tom sledujeme, aby nám kapalina v nádobce neklesla pod MIN.
7. Tento úkon provádíme do doby, než nám začne vytékat čistá servo kapalina. Pokud již vidíme čistou kapalinu, vrátíme hadici i její spony do původní podoby a dolijeme patřičné množství kapaliny.
8. Pak ještě několikrát, s otevřeným víčkem servo nádobky, otočíme volant do maximálních krajních poloh vpravo a vlevo. Minimálně 5 krát na každou stranu a opět zkontrolujeme množství kapaliny, zda je na požadované míře.
9. Nyní na chvíli nastartujeme motor, a pak jej zhasneme, opět zkontrolujte hladinu a dolijeme ji na požadovanou míru.
10. Opětovně nastartujeme motor a opět 5 krát s nastartovaným motorem otáčíme volantem do maximálních krajních poloh. Po zhasnutí motoru opět zkontrolujte hladinu. Případně malinko dolejeme.
11. Pokud je vše v pořádku, provedeme zkušební jízdu, po které opětovně překontrolujeme hladinu.

Kapka historie a jak se dřív posilovalo v autech

Jak zaznělo v úvodu, dříve řídit náklaďáky na stavbách byla fuška a nejen tam. Jistě jste si ovšem všimly jedné věci na starých vozech a to je velikost volantu. Právě velikost volantu, byla tehdy klíčová, pro zvýšení síly. Je to jednoduchá fyzika, pokud chcete točit něčím těžkým a velkým, potřebujete pro ulehčení práce alespoň větší páku. K tomuto právě sloužily velké volanty, které řidičům alespoň trochu zjednodušily práci. Zkrátka, kdo nezažil pořádnou rvačku s volantem bez posilovače, při manévrování a nacouvávání v malém prostoru, tak nepoznal tu pravou srandu 🙂