Když porovnáte současnou generaci vozů s těmi, které se vyráběly téměř před dvěma desetiletími, zjistíte, že automobilová technika v tomto období udělala obrovský pokrok. Moderní vozy nabízejí pozoruhodně lepší zážitek z jízdy, který se vyznačuje zvýšenou bezpečností a pohodlím, a to vše díky začlenění některých pokročilých funkcí.
Jedním z nejpozoruhodnějších technologických průlomů v současných automobilech je příchod posilovače řízení. Ve srovnání s těmi tradičními, které využívají manuální metody řízení, způsobil revoluci v řidičském zážitku, který nabízejí současné vozy.
Systém posilovače řízení v autech je navržen tak, aby vám pomohl při manipulaci se směrem kol pomocí hydraulických nebo elektrických systémů. Před zavedením této technologie vyžadovalo řízení kol značnou fyzickou námahu, což pro řidiče často představovalo značnou výzvu, zejména při jízdě nízkou rychlostí.
Technologie posilovače řízení automobilu zmírňuje namáhání vašich paží a poskytuje vám zážitek z jízdy bez námahy a hladší ovládání. Je k dispozici v různých typech, od hydraulického posilovače řízení po elektrický posilovač řízení, z nichž každý má své jedinečné výhody.
Pojďme se hlouběji ponořit do tohoto článku, abychom porozuměli složitosti posilovače řízení, včetně jeho významu, typů, fungování atd.
Co je to posilovač řízení v autech?
Než se budete moci ponořit do jemnějších detailů, je nezbytné porozumět základní koncepci posilovače řízení. Jednoduše řečeno, funguje jako pomocná ruka pro řidiče.
Jde o mechanický systém, který snižuje lidskou námahu potřebnou k otáčení kol jedoucího vozidla. Toho je dosaženo použitím různých součástí, včetně čerpadla posilovače řízení, hydraulického systému, elektromotoru a převodky řízení nebo hřebenu.
V tradičních autech, které používaly manuální systémy řízení, měli řidiči přímo ovládat směr kol vozidel. To vyžadovalo obrovskou fyzickou sílu, zejména pro řízení těžších nebo větších vozidel.
Navíc otáčení kol, když vozidlo stálo nebo se pohybovalo velmi nízkou rychlostí, bývalo herkulovským úkolem.
Historie posilovače řízení
Za vývoj posilovače řízení může Francis Davis, inženýr, který poprvé přišel se systémem posilovače řízení v roce 1926. Významnou část svého života zasvětil vymýšlení způsobů, jak zjednodušit způsob řízení automobilu.
V letech 1931 až 1943 si Davis zajistil pět patentů, každý pro konkrétní součást, která měla být později integrována do jeho systému posilovače řízení.
Později Davis pracoval na základě smlouvy s General Motors a vylepšil svůj hydraulický posilovač řízení. Jeho vylepšená verze se však nikdy nedostala na komerční trh.
V roce 1951 se Chrysler Imperial stal prvním vozem, který představil koncept posilovače řízení. Této převratné technologie si řidiči okamžitě všimli, protože výrazně snížila námahu potřebnou k otáčení volantem. Navíc se řízení stalo přesnějším a vykazovalo zlepšenou odezvu.
Nyní, když se přesuneme na indický automobilový trh, žádné z vozů až do počátku 2000 nemělo technologii posilovače řízení. Daewoo Matiz a Hyundai Santro se pak v roce 2005 staly prvními indickými vozy, které dostaly zpět posilovač řízení.
Typy systémů posilovače řízení
V dnešní době většina automobilů nabízí funkci posilovače řízení jako výchozí. Typ posilovače řízení se však může lišit podle rozpočtu a velikosti. Níže jsou uvedeny různé typy posilovače řízení, které jsou dnes k dispozici:
Hydraulický posilovač řízení
Hydraulický posilovač řízení, často označovaný jako HPS, je nejtradičnějším a nejrozšířenějším systémem posilovače řízení. Funguje tak, že využívá hydraulickou kapalinu a čerpadlo, které pomáhá řidiči otáčet volantem vozidla.
Když řidič otočí volantem, hydraulické čerpadlo posílá stlačenou kapalinu do převodky řízení, která zase působí na píst a násobí vstupní sílu na volant, což řidiči usnadňuje otáčení a ovládání směru vozidla. .
Hydraulický systém řízení je známý svou spolehlivostí a životností, ale způsobuje mírné snížení spotřeby paliva automobilu v důsledku neustálého provozu hydraulického čerpadla.
Tento typ systému posilovače řízení byl běžně používán v autech vyrobených mezi padesátými léty a koncem roku 1950. Ale nyní téměř žádný výrobce automobilů nepoužívá hydraulický systém řízení s výjimkou Nissan a McLaren Automotive, abychom jmenovali alespoň některé.
Elektrický posilovač řízení
Elektrický posilovač řízení, běžně označovaný jako EPS, je moderní systém posilovače řízení, který si v posledních letech získal popularitu díky své spotřebě paliva a flexibilitě. Tyto systémy využívají elektromotor a senzory, které pomáhají řidiči otáčet volantem automobilu.
Na rozdíl od hydraulického systému řízení, kde hydraulické čerpadlo pracuje neustále, se systém elektrického posilovače řízení aktivuje pouze v případě potřeby, což vede ke zlepšení spotřeby paliva.
Kromě toho je systém elektrického posilovače řízení vysoce přizpůsobivý a lze jej doladit tak, aby vyhovoval různým jízdním podmínkám a modelům vozidel. Použití systémů EPS v moderních automobilech umožňuje pokročilé funkce, jako je asistent pro jízdu v jízdním pruhu a technologie samoparkování.
Když řidič otočí volantem vybaveným systémem EPS, senzory vysílají určité signály do elektronické řídicí jednotky (ECU) vozidla. ECU poté vyhodnotí tyto signály a odešle příkazy elektromotoru, který zase předá potřebný točivý moment hřebenu, který pak pomáhá při řízení kol.
Elektrohydraulický posilovač řízení
Elektrohydraulický posilovač řízení, označovaný také jako EHPS, je hybridní posilovač řízení, který kombinuje prvky jak hydraulického, tak elektrického posilovače řízení.
Tyto systémy využívají k podpoře řízení hydraulickou sílu, ale hydraulické čerpadlo je poháněno elektricky prostřednictvím elektromotoru namísto motoru vozidla.
Použití elektrohydraulických systémů posilovače řízení v automobilech umožňuje přesnější ovládání posilovače řízení a vyšší spotřebu paliva ve srovnání s tradičními hydraulickými systémy řízení.
Tyto systémy se obvykle používají ve sportovních autech a špičkových vozidlech zaměřených na výkon, které vyžadují přesné a citlivé řízení.
Integrovaný posilovač řízení
Integrovaný posilovač řízení se používal v tradičních autech a v dnešní době je víceméně zaniklý. Tvoří převodku řízení spolu s maticí šnekového a kuličkového ložiska připojenou k hydraulickému hřebenovému pístu.
Když řidič pohybuje volantem s integrovaným posilovačem řízení, tlak je vyvíjen na píst hydraulického hřebenu, který zase pohybuje maticí, aby pomohl řidiči řídit vozidlo požadovaným směrem.
Spojovací posilovač řízení
Spojovací systém posilovače řízení obsahuje posilovací válec, který je připojen k táhel řízení. Když je vozidlo v neutrální poloze, centrální pružina drží šoupátkový ventil uprostřed, což umožňuje kapalině proudit rovnoměrně na obě strany hnacího válce.
Když se však vozidlo otočí doprava nebo doleva, pružina pohybuje šoupátkovým ventilem, což má za následek vyšší tlak kapaliny na jedné straně hnacího válce, což zase pomáhá řidiči při otáčení kol.
Aktivní posilovač řízení
Systémy aktivního posilovače řízení patří mezi nejpokročilejší a nejsofistikovanější typy systémů posilovače řízení. Tyto systémy pomocí senzorů a řídicích jednotek nepřetržitě monitorují jízdní podmínky a podle toho upravují posilovač řízení.
Aktivní posilovač řízení může zlepšit stabilitu vozidla sledováním faktorů, jako je boční vítr, stav vozovky a přilnavost pneumatik. Výsledkem je bezpečnější a pohodlnější zážitek z jízdy.
Tyto systémy jsou však velmi drahé. To je důvod, proč se systémy aktivního posilovače řízení nasazují pouze u luxusních vozů vyšší třídy a vozů s pokročilými asistenčními systémy řidiče.
Výhody posilovače řízení
Systém posilovače řízení, bez ohledu na jeho typ, přináší několik výhod. Níže je uvedeno několik výhod posilovače řízení ve vozidlech:
Snížená únava řidiče
Jednou z nejvýznamnějších výhod systémů posilovače řízení je, že pomáhají snižovat únavu řidiče při řízení vozidla po dlouhé hodiny. Tyto systémy jsou navrženy tak, aby výrazně zmírnily fyzickou námahu potřebnou k otáčení volantem automobilu, což přispívá k pohodlnějšímu zážitku z jízdy, zejména na dlouhých cestách.
Systémy posilovače řízení navíc neumožňují kolům přenášet odpor z vozovky na sloupek řízení, takže řízení je pro řidiče jednodušší a méně únavné.
Vylepšená manévrovatelnost
Použití systémů posilovače řízení v automobilech zlepšuje jejich ovladatelnost a usnadňuje řidičům navigaci v úzkých prostorech a drsných jízdních podmínkách.
Dále jim usnadňují projíždění náročnými terény a parkování aut na omezených parkovacích místech.
Zvýšená bezpečnost vozidel a cestujících
Bezpečnost vozidel a cestujících je prvořadá. Díky pokročilým systémům posilovače řízení mohou řidiči udržet lepší kontrolu nad svými vozidly, zejména v náročných situacích. To výrazně pomohlo snížit riziko nehod, což vedlo ke zvýšení bezpečnosti.
Například při řízení vozu s posilovačem řízení se řízení po zatáčení automaticky vrátí do původní polohy, čímž se vůz v pohybu narovná a sníží se riziko kolize nebo nehody.
Přizpůsobitelný zážitek z jízdy
Použití systémů elektrického posilovače řízení v automobilech umožňuje řidičům upravit úroveň podpory řízení. To jim zase umožňuje přizpůsobit si zážitek z jízdy.
Některá auta dokonce nabízejí sportovnější nastavení řízení pro větší propojení, zatímco jiná nabízejí lehčí dotyk, aby byla zajištěna uživatelská přívětivost.
Vyšší palivová účinnost
Použití systémů elektrického posilovače řízení umožňuje vyšší spotřebu paliva v autech ve srovnání s tradičními systémy hydraulického posilovače řízení. Zajišťují, že si řidiči mohou užít vylepšený zážitek z jízdy a zároveň využít výhod nižší spotřeby paliva.
Snížené emise
Rostoucí globální oteplování a změna klimatu patří mezi nejzávažnější problémy, kterým dnešní svět čelí. Různé vlády kladly zvláštní důraz na snižování emisí z automobilů, aby omezily problémy, jako je znečištění ovzduší a globální oteplování.
Používání systémů elektrického posilovače řízení v automobilech může také přispět ke snížení emisí, což vede k ekologičtějšímu vozidlu.
Elektrické řízení vs. Posilovač řízení
Elektrické řízení a posilovač řízení jsou dvě různé technologie, které mohou řidičům pomoci při ovládání volantů automobilů.
Níže uvedená tabulka ukazuje srovnání elektrického řízení a posilovače řízení pro lepší pochopení:
| Parametr | elektrický posilovač řízení | Posilovač řízení |
|---|---|---|
| Technika | Elektrické řízení využívá elektromotor k podpoře řízení kol | Posilovač řízení využívá motorem poháněné hydraulické čerpadlo pro podporu řízení kol |
| Pracovní | Když se volant otočí, senzory vysílají signály do ECU vozidla, která zase dodává potřebný točivý moment pro řízení kol. | Když se volant otočí, hydraulické čerpadlo posílá stlačenou kapalinu do převodky řízení, která zase působí na píst pro řízení kol. |
| Účinnost paliva | Použití elektrického řízení zvyšuje spotřebu paliva vozidla | Použití posilovače řízení snižuje spotřebu paliva vozidla |
| ovládání | Elektrické řízení umožňuje přesnější ovládání kola pomocí senzorů | Posilovač řízení nabízí řidiči menší kontrolu ve srovnání s elektrickým řízením |
| Stát | Elektrické řízení spoléhá na drahé elektrické komponenty | Posilovač řízení využívá hydraulický systém, který je cenově výhodný |
| Použijte | Používá se ve většině moderních vozů, včetně těch luxusních | V dnešní době výrobci automobilů téměř nepoužívají |
Moderní hydraulické a elektronické posilovače řízení výrazně snižují námahu při zatáčení, poskytují lepší pocit z jízdy a nabízejí lepší ovládání řízení.
Rané systémy řízení byly jednoduché mechanické mechanismy. Dnešní posilovač řízení je mnohem složitější. Bez posilovače řízení by bylo obtížné řídit téměř každé vozidlo – od těch klasických obrů z poloviny 20. století až po dnešní menší, hustší auta s pohonem předních kol, crossovery a SUV.
Více než půl století vládl silnicím hydraulický posilovač řízení. Už ne. Hybridní elektrohydraulické a plně elektrické posilovače řízení jsou nyní samozřejmostí. Tyto systémy mohou dokonce měnit podporu aplikovanou na systém řízení v závislosti na jízdních podmínkách.
Jak se liší tři systémy posilovače řízení?
Všechny tři systémy posilovače řízení plní stejnou důležitou funkci, ale vykonávají ji odlišně. Hydraulický systém využívá mechanicky čerpanou vysokotlakou kapalinu, elektrohydraulický systém využívá ke stlačování kapaliny elektromotor a elektrický systém využívá elektromotor a senzory. Konečný výsledek je stejný: Volantem můžete snadno otáčet za všech podmínek. Plně elektrické systémy posilovače řízení šetří asi jednu míli na galon, vyžadují méně údržby a jsou spolehlivější než hydraulický systém.
Hydraulický posilovač řízení
Tento systém využívá tlakovou kapalinu posilovače řízení, dodávanou čerpadlem posilovače řízení, ke snížení námahy při řízení. Motorem poháněný pohon příslušenství nebo hadovitý řemen zapíná čerpadlo a směruje vysokotlakou kapalinu posilovače řízení přes vysokotlakou hadici na vstupní stranu ovládacího ventilu převodky posilovače řízení.
Vysoký tlak působící na regulační ventil pomáhá řidiči při protáčení předních kol. Kapalina posilovače řízení je uložena v nádržce. Správná hladina kapaliny v nádrži je udržována, když se kapalina vrací z převodky řízení pod mnohem nižším tlakem. Systémy hydraulického posilovače řízení nepřetržitě čerpají kapalinu a jsou citlivé na otáčky motoru – vysoké otáčky za minutu se rovnají vysokému výstupnímu tlaku, nižší otáčky se rovnají nízkému tlaku. K udržení konstantního tlaku používá čerpadlo posilovače řízení obtokový ventil k udržení konstantního tlaku bez ohledu na otáčky motoru.
Elektrohydraulický posilovač řízení
Tyto systémy využívají k pohonu čerpadla hydraulického posilovače řízení bezkomutátorový elektromotor namísto motorem poháněného pohonu příslušenství nebo hadovitého řemenu. Tento systém funguje stejně a poskytuje stejný pocit jako běžný hydraulický posilovač řízení.
Elektrický posilovač řízení nebo motorem poháněný posilovač řízení
Tento systém eliminuje hydrauliku a tlakovou kapalinu ze systému. Když řidič otáčí volantem, bezkartáčový obousměrný motor s permanentními magnety připojený k převodce řízení nebo sloupku řízení otáčí předními koly. Senzory detekují, jakým směrem je volant natočen, aby napomohly pohybu převodky řízení správným směrem.
Bez ohledu na to, jaký máte systém, posilovač řízení působí na převodku řízení pouze tehdy, když řidič otáčí volantem.
Výhody elektrického posilovače řízení
Hydraulické posilovače řízení jsou složité, těžké, vyžadují údržbu a zabírají hodně místa. Elektrický posilovač řízení využívá podstatně méně dílů.
Pomocí snímačů úhlu natočení volantu a točivého momentu řízení a sofistikovaného softwaru mohou inženýři upravit míru podpory, ale také to, jak řízení působí na řidiče, tím, že reprodukují různé jízdní vlastnosti pro různé jízdní podmínky. A hydraulický posilovač řízení využívá o 90 procent více síly motoru než elektrický posilovač řízení.
Protože systém elektrického posilovače řízení odebírá z motoru výrazně méně energie, výrazně snižuje spotřebu paliva a snižuje emise z výfuku. A odstranění hnací řemenice a řemenu z motoru snižuje opotřebení. To prodlouží životnost motoru a pomůže snížit nákladné opravy.
Co drží budoucnost?
S tím, jak se do vozidel přidává stále více elektroniky, hledejte adaptivní elektrický posilovač řízení s proměnným poměrem, který optimalizuje odezvu řidiče a ovladatelnost vozidla. Řízení typu Fly-by-wire, které nahrazuje mechanické spojení mezi volantem a převodkou řízení s počítači a senzory, stejně jako samořízené vozy, které se pohybují bez zásahu řidiče, nově definují formu a funkce automobilu. Nezapomeňte se podívat na náš seznam nejlepších inovací automobilů, které zlepšily bezpečnost jízdy.
Původně zveřejněno: 18. května 2020
Bob Lacivita je oceňovaný automechanik ASE a General Motors, pedagog a spisovatel na volné noze, který psal o svépomocných opravách aut a údržbě vozidel. Jeho práce byla uvedena v The Family Handyman, knize Reader’s Digest a magazínu Classic Bike Rider. Již 25 let se věnuje profesnímu a technickému pedagogovi a vyučuje automobilovou techniku a také píše státní, federální a organizační nadační granty. Pomohl také navrhnout jedinečný model poskytování kurikula, který hladce integruje přísné relevantní akademické standardy do profesního a technického vzdělávání.
