W klasycznym układzie kierowniczym wartość momentu przykładana przez kierowcę do koła kierownicy zależy od przełożenia przekładni kierowniczej. W elektrycznym mechanizmie wspomagania źródło przykładanego momentu wspomagającego stanowi silnik elektryczny, który jest zintegrowany w rożnych kombinacjach z przekładnią kierowniczą i sterownikiem układu wspomagania kierownicy.

W zębatkowej przekładni kierowniczej dającej na wyjściu ruch postępowy przełożenie jest stałe i dla samochodów osobowych wynosi zazwyczaj od 1:14 do 1:22. Przełożenie takie umożliwia optymalną stateczność ruchu pojazdu jadącego z dużą prędkością. Podczas postoju pojazdu lub przy mniejszych prędkościach ruchu wymaga się zastosowania dodatkowych systemów wspomagania momentu przykładanego przez kierowcę w formie układów hydraulicznych lub elektrycznych. Jest to konieczne ze względu na niezmienne przełożenie przekładni kierowniczej. W systemach elektrycznego wspomagania kierownicy problem ten rozwiązano poprzez przyłożenie zmiennej siły wspomagającej generowanej przez silnik elektryczny niezależnie od prędkości obrotowej silnika oraz zależnie od prędkości ruchu pojazdu. Sterownik elektromechanicznego wspomagania układu kierowniczego wykorzystuje do realizacji tego zadania sygnały z czujnika momentu na kierownicy lub zębniku kolumny, czujnika prędkości obrotowej silnika i włącznika zespolonego pod kierownicą z czujnikiem kąta skrętu kierownicy.

W aktywnym mechanicznie układzie kierowniczym przełożenie przekładni zmienia się za pośrednictwem przekładni planetarnej i współpracujących z nią przekładni ślimakowej i silnika elektrycznego. Po raz pierwszy aktywny mechaniczny układ kierownicy wprowadzono w samochodzie marki BMW serii 5 – od 2003 r. Występował on w wersji z podwójną przekładnią planetarną (znajdującą się u podstawy kolumny kierownicy) i elektrycznym silnikiem sterującym zmianą położenia przekładni kierownicy.

W aktywnym mechanicznym układzie kierowniczym ze wspomaganiem hydraulicznym przełożenie przekładni zmienia się w zależności od aktualnej prędkości ruchu pojazdu. Warunki ruchu mają więc bezpośredni wpływ na stateczność pojazdu podczas jazdy oraz występuje ścisła zależność wielkości kąta skrętu kół pojazdu od kąta obrotu koła kierownicy. Dla małych prędkości ruchu pojazdu, nie większych niż 40 km/h, przełożenie przekładni wynosi 1:10. Taka wartość przełożenia przy obrocie koła kierownicy o 20° determinuje obrót kół kierowanych o 2°. Przy takiej wartości przełożenia przekładni kierownicy do pełnego obrotu kół kierowanych, tj. ich skrajnego położenia, wystarczy jeden obrót koła kierownicy. Przełożenie o takiej wartości daje dodatkowy komfort podczas parkowania lub manewrów wykonywanych z małą prędkością. Kierowca, zwiększając prędkość pojazdu w sposób automatyczny, zwiększa przełożenie przekładni, wpływając na stateczność ruchu pojazdu poprzez ograniczoną czułość kół kierowanych na zmianę kąta skrętu kierownicy. Dla prędkości pojazdu przekraczającej 120 km/h przełożenie wynosi 1:14, a przy prędkości około 200 km/h osiąga wartość porównywalną z wartością klasycznych zębatkowych przekładni kierowniczych – czyli 1:18. Redukcja przełożenia dla mniejszych prędkości ruchu pojazdu skutkuje mniejszą liczbą obrotów kołem kierownicy potrzebnych do wykonania skrętu kół, a co za tym idzie, kierowca nie musi przekładać rąk na kierownicy i może w pełni bezpiecznie korzystać z przycisków umieszonych na kierownicy wielofunkcyjnej.

Piotr Wróblewski

Więcej na ten temat przeczytają Państwo w numerze 8/2015