Wspomaganie elektryczne kierownicy: zasady działania, wady i zalety elektrycznego układu wspomagania

Wspomaganie układu kierowniczego powoduje, że prowadzenie auta po mieście staje się bardziej komfortowe. Wersja elektryczna ma prostszą budowę i nie zwiększa zużycia paliwa, tak jak wspomaganie hydrauliczne. Czy ma jakieś wady?

Czym jest wspomaganie elektryczne?

Wspomaganie układu kierowniczego to system ułatwiający kierowcy skręcanie oraz utrzymanie prostego toru jazdy. Polega on na tym, że siła z jaką kierowca obraca kierownicą, jest używana przede wszystkim do uruchomienia układu sterującego siłownikiem, który działa na drążek podłużny lub poprzeczny układu zwrotniczego, a nie wyłącznie do pokonywania oporów skrętu kół. Dzięki temu, aby skręcić, wystarczy niewielki ruch kierownicą, do którego nie trzeba używać dużej siły.

Pierwsze systemy wspomagania powstały w 1876 roku i były to układy hydrauliczne. Rozwój elektroniki w samochodach umożliwił zastosowanie nowych, elektrycznych. W 1981 r. opatentowano w USA wspomaganie elektryczne kierownicy, a w 1988 r. system pojawił się w japońskich autach.

Wspomaganie elektryczne kierownicy, w skrócie EPS (Electric Power Steering) lub EPAS (Electric Power Assisted Steering), ma znacznie prostszą budowę niż mechanizm hydrauliczny, jest od niego lżejszy i mniejszy. Do tego nie zwiększa zużycia paliwa, ponieważ działa tylko podczas poruszania kierownicą, a energię pozyskuje z alternatora.

Budowa elektrycznego wspomagania kierownicy

Elektryczne wspomaganie układu kierowniczego składa się z czterech części:

• urządzenia sterującego
• silnika elektrycznego bezszczotkowego na prąd stały
• czujnika momentu obrotowego, który znajduje się zazwyczaj na dolnym końcu wału kierowniczego lub na obudowie przekładni ślimakowej
• czujnika prędkości jazdy, znajdującego się w skrzyni biegów przy wyjściu napędu

Elementem układu jest też kontrolka na desce rozdzielczej, która informuje o awariach układu. Ponadto wspomaganie elektryczne kierownicy korzysta też z danych czujnika prędkości obrotowej silnika.

EPS montuje się na listwie zębatej, na kolumnie kierownicy albo na obudowie zębnika.

Silnik jest podłączony do urządzenia sterującego, które uruchamia jego zasilanie w momencie skrętu, a także z wałem kierownicy za pomocą sprzęgła elektromagnetycznego i ślimakowej tarczy redukcyjnej. Układ jest zasilany prądem z alternatora.

Działanie systemu EPAS/EPS

Najważniejszym elementem wspomagania układu kierowniczego jest urządzenie sterujące. To ono zbiera dane z czujników m.in. o położeniu kierownicy oraz prędkości jazdy. Jak działa elektryczne wspomaganie kierownicy? Kiedy kierowca porusza kierownicą, odkształca się drążek skrętny. Czujnik momentu obrotowego notuje przestawienie, mierzy jego stopień, a dane przesyła do sterownika. Urządzenie odbiera sygnał i zbiera dane z pozostałych sensorów. Na tej postawie uruchamia silnik i reguluje jego pracę poprzez ustalenie kierunku obrotu i natężenia prądu. Wtedy silnik, poprzez odpowiednią przekładnię zębatą, działa na wał kierownicy, wspomagając obroty kierownicą. Natężenie prądu, a zatem moc pracy silnika zależy od siły, z jaką obracana jest kierownica. Im szybszy ruch, tym mocniejsza praca silnika. Reakcja kół na skręcanie przekazywana jest na drążek skrętny i dalej do sterownika.

W nowoczesnych autach układ wspomagania elektrycznego ma funkcję powrotu kierownicy do położenia środkowego. Ponadto w wielu modelach można spotkać aktywny układ kierowniczy. Wspiera on kierowcę w utrzymaniu się na środku pasa ruchu przy dużych prędkościach, przy niskich zaś zmniejsza przełożenie kierownicy, co ułatwia manewrowanie autem.

Zalety elektrycznego wspomagania kierownicy

Wspomaganie elektryczne kierownicy ma wiele zalet. Najważniejsze z nich to:

• możliwość zastosowania w samochodzie dodatkowych zaawansowanych systemów wsparcia kierowcy np. asystenta automatycznego parkowania, utrzymywania trakcji ruchu
• mniejsza ilość elementów i prostsza budowa
• lekkość i kompaktowa budowa, co przekłada się na mniejszą masę pojazdu
• prostsza obsługa
• mała awaryjność
• wspomaganie układu kierowniczego działa tylko podczas obrotu kierownicą, zatem nie zwiększa zużycia paliwa i emisji spalin
• tłumienie drgań w układzie kierownicy, co przekłada się na mniejszą hałaśliwość
• możliwość wspomagania selekcyjnego np. praca w trybie Normal albo City

Wady elektrycznego wspomagania kierownicy

Wspomaganie elektryczne ma jedną wadę – koszty naprawy. Problemem jest utrudniony dostęp do systemu oraz zblokowana budowa. Poszczególne elementy układu są praktycznie nierozbieralne, co oznacza, że trzeba je wymienić w całości lub oddać do regeneracji, o ile jest to możliwe. A to generuje spore koszty.

Co więcej, nie każdy warsztat podejmuje się jego naprawy z racji dużej ilości elektroniki i konieczności użycia precyzyjnych urządzeń diagnostycznych.

Możliwe awarie i usterki

W elektrycznym wspomaganiu kierownicy najczęstszymi usterkami są: przegrzanie układu wskutek intensywnej eksploatacji, awaria czujników, urządzenia sterującego, sieci CAN oraz przepalanie się bezpieczników. Niekiedy źródłem problemów ze wspomaganiem są usterki alternatora albo rozładowany akumulator.

Objawy awarii układu elektrycznego wspomagania kierownicy to:

• zapalanie na czerwono albo pomarańczowo kontrolki z ikoną kierownicy na desce rozdzielczej
• chwilowe lub całkowite zaniki wspomagania
• delikatne szarpnięcia kierownicą przy skręcaniu w obu kierunkach
• buczenie przy skręcaniu kierownicą, zwłaszcza na postoju

Ile kosztuje naprawa wspomagania elektrycznego?

Montaż elektrycznego wspomagania układu kierowniczego kosztuje ok. 200-400 zł. Do tego należy doliczyć koszt części.

Przykładowo regeneracja kolumny wspomagania w Fiacie Panda to koszt ok. 450 zł (wliczony nowy czujnik skrętu), a w Oplu Corsie ok. 500 zł.

Z kolei nowy układ to wydatek rzędu od 5000 do 8000 zł.

FAQ

Czym jest wspomaganie elektryczne?

Wspomaganie elektryczne kierownicy to system sprawiający, że kierowca nie musi używać dużej siły, aby skręcić. W odróżnieniu od systemu hydraulicznego, elektryczny układ sterowany jest silnikiem zasilanym prądem z alternatora.

Jak działa wspomaganie elektryczne?

W momencie, kiedy kierowca zaczyna obracać kierownicą, czujniki wysyłają sygnał do urządzenia sterującego, będący impulsem do uruchomienia wspomagania. Wówczas sterownik uruchamia silnik elektryczny, który działając na wał kierownicy, wspomaga ruch kierowcy.

Jakie elementy ulegają uszkodzeniu w elektrycznym wspomaganiu kierownicy?

Układ elektryczny wspomagania jest mało awaryjny. Najczęściej do usterek dochodzi wskutek awarii czujników, przepalanie się bezpieczników lub uszkodzenia komputera sterującego.

Czy warto mieć elektryczne wspomaganie?

Obecnie wspomaganie układu kierowniczego to standard w nowo produkowanych autach. Elektryczny układ jest znacznie lżejszy i mniejszy niż hydrauliczny, dlatego nie zwiększa masy pojazdu, co przekłada się też na niższe zużycie paliwa. Poza tym bardzo ułatwia parkowanie na zatłoczonych miejskich ulicach i parkingach.