Posilovač řízení patří k technice, kterou většina řidičů vnímá až ve chvíli, kdy nefunguje. Stačí ale přesednout do staršího velkého auta bez asistence a rozdíl je okamžitý. Volant je těžký, parkování vyžaduje sílu a pomalé manévry dokážou být překvapivě namáhavé. U lehkých sportovních aut nebo u Volkswagenu Beetle z roku 1951 s motorem vzadu to nebylo tak zásadní, protože přední náprava nebyla tolik zatížená. U velkých sedanů s motorem vpředu šlo o úplně jinou disciplínu.
První velký zlom přinesl Chrysler Imperial v roce 1951, když dostal hydraulický posilovač řízení. Řidič najednou nemusel s volantem zápasit, auto se snadněji ovládalo a změny směru byly rychlejší i plynulejší. Hydraulika ale měla svoji cenu. Do auta přidala čerpadlo, ventily, hadice, tlakovou kapalinu, vyšší hmotnost a další servisní místa.
Dnes už v nových autech dominuje elektromechanický posilovač řízení, známý jako EPS. Místo hydrauliky využívá elektromotor, převody a řídicí elektroniku. Změna není jen technická. Ovlivnila spotřebu, možnosti asistenčních systémů, konstrukci auta i samotný pocit z řízení.
Proč automobilky opustily hydrauliku
Hydraulický posilovač potřebuje čerpadlo poháněné od motoru. Jakmile motor běží, čerpadlo pracuje. Nezáleží na tom, jestli řidič právě zatáčí, nebo jede rovně. Systém si tak neustále bere část výkonu a tím i palivo.
EPS funguje jinak. Elektromotor se zapojuje podle potřeby a nepřipravuje spalovací motor o výkon tak jako hydraulické čerpadlo. U aut se spalovacím motorem a u hybridů to pomáhá snížit spotřebu. BMW u tohoto principu uvádí zlepšení palivové efektivity až o 3 %. Výhodou je také nižší hmotnost některých komponentů a jednodušší zástavba bez hadic a kapaliny.
Velkou roli hrají i flotilové normy. Ve Spojených státech vznikly standardy CAFE už v roce 1975. Požadavky se měly zvýšit z přibližně 13,5 míle na galon na 27,5 mpg do roku 1985. Později se počítalo s hranicí 50 mpg do roku 2031, následně byla upravena na 34,5 mpg. Pro automobilky mohou nesplněné limity znamenat obrovské pokuty, pokud je úřady začnou důsledně vymáhat. Každé procento úspory proto má význam.
Řízení, které se umí přizpůsobit
Elektromechanický posilovač dovoluje měnit sílu asistence podle jízdní situace. Při parkování může být volant velmi lehký, zatímco s rostoucí rychlostí řízení tuhne. Auto pak působí jistěji a řidič má lepší kontrolu nad směrem.
To, jak dobře EPS funguje, záleží hlavně na kalibraci. První systémy často čelily kritice, že oddělují řidiče od kol a berou volantu přirozenou zpětnou vazbu. Nadšenci proto dlouho dávali přednost hydraulice, která uměla být komunikativnější. Pro mnoho běžných řidičů je ale menší množství informací ve volantu spíše výhodou, protože řízení působí klidněji a pohodlněji.
Automobilky se postupně naučily elektrické posilovače ladit výrazně lépe. Mohou filtrovat odpor ve volantu, upravovat charakter řízení podle režimu auta a nabídnout sportovnější nebo komfortnější nastavení. Nevýhodou zůstává vyšší zatížení elektrické sítě a také fakt, že elektronické díly mohou být při poruše drahé. Naopak odpadá péče o kapalinu posilovače.
Asistenty by bez EPS fungovaly hůř
Elektromechanické řízení se stalo důležitou součástí moderních asistenčních systémů. Řídicí jednotka a senzory pracují s údaji o natočení volantu, točivém momentu, rychlosti vozidla, rychlosti kol nebo nerovnostech vozovky. Tyto informace mohou využívat i další systémy, například ABS, stabilizace nebo hlavní řídicí elektronika vozu.
EPS dokáže řidiči pomoci už v začátku smyku. Malým momentem ve volantu může naznačit, kterým směrem má řidič zatočit, aby se smyk zvládl dříve, než musí výrazněji zasáhnout stabilizační systém ESP. Stejná technika umožňuje samočinné parkování, kdy elektromotor aktivně natáčí kola a volant se otáčí bez zásahu řidiče. Hydraulický ani elektrohydraulický posilovač to v této podobě nabídnout neumí.
Jak se liší auta pro pravostranný a levostranný provoz? A proč k tomu došlo?
Elektrické řízení je důležité také pro udržování v jízdním pruhu, samořízení a další funkce, které zasahují do směru jízdy. Americký úřad NHTSA směřuje k povinnému automatickému nouzovému brzdění do roku 2029. Varování před čelní srážkou a varování před opuštěním jízdního pruhu patří mezi bezpečnostní systémy řešené federální legislativou, u nichž se čeká na termín plnění. EPS dává automobilkám technický základ, jak tyto funkce propojovat s řízením.
Tři hlavní konstrukce elektrického posilovače
Elektromechanické posilovače se dnes používají v několika uspořádáních. Nejjednodušší varianta má elektromotor na sloupku řízení. Je lehká, kompaktní a hodí se hlavně pro menší auta. Bosch u tohoto typu uvádí vhodnost pro vozy s maximálním zatížením přední nápravy 1000 kg. Sloupek řízení může být s posilovačem dodáván jako jeden celek, což usnadňuje výrobu, ale může prodražit opravu.
Pro správnou funkci systém potřebuje snímač úhlu natočení volantu, snímač točivého momentu na volantu, snímač točivého momentu v řízení a údaj o rychlosti vozidla. Snímače momentu využívají princip vířivých proudů, takže přenos signálu probíhá bezdotykově. Akčním členem bývá elektromotor, často se uvádí stejnosměrný sériový s přerušovaným budicím vinutím. Mezi motorem a volantovou tyčí je dvoustupňová redukční převodovka.
Tento typ se masově rozšířil na konci 90. let. Objevil se například ve Fiatu Punto druhé generace a první Toyotě Yaris, později také v Renaultu Mégane II, Scénicu II a malých Citroënech C1, C2 a C3. Fiat u Punta a Stila nabídl i známé tlačítko „city“, které výrazně zvýšilo posilový účinek a při parkování udělalo volant mimořádně lehkým.
Druhou koncepcí je elektromotor přímo na řízení s vlastním pastorkem. Hodí se pro větší a těžší auta, protože tolik nenamáhá volantový hřídel. Bosch u tohoto řešení uvádí zatížení přední nápravy až 1200 kg. Posilový účinek působí přímo tam, kde je potřeba. Tento typ používal koncern Volkswagen například u Golfu páté generace a Passatu B6. Golf V měl osm map chování posilovače, řídicí jednotka zvládala až 16 map a každá z nich obsahovala dalších pět map podle rychlosti od 0 do 250 km/h.
Nejvýkonnější osobní auta, velká SUV a luxusní modely mohou používat osově souměrný, tedy paraxiální systém. Vhodný je pro zatížení přední nápravy až 1600 kg, dnes se ale objevuje i v kompaktních autech, například v současném Volkswagenu Golf, Fordu Focus nebo Opelu Astra. U Volkswagenu ho jako první používal původní Tiguan. Elektromotor je rovnoběžně s řízením a přenáší pohyb přes ozubený řemen na převodku s oběhem kuliček. Matice objímá drážkované vřeteno řízení a kuličky mezi nimi zajišťují posuv podle směru otáčení volantu.
Od prvních pokusů k řízení bez mechanické vazby
Pokusy o elektromechanický posilovač začaly už v 80. letech. Koyo v roce 1988 představilo řešení s elektromotorem na sloupku řízení, které mělo být určeno i pro větší auta. TRW pracovalo na podobné technice už v polovině 80. let. Jedním z hlavních problémů bylo rychlé vybíjení akumulátoru, hlavně při parkování a rychlém otáčení volantem.
Za první sériové auto s elektromechanickým posilovačem je považována Acura NSX, u nás známá jako Honda NSX, z roku 1990. V souvislosti s tímto systémem se uvádí také rok 1991. Dodavatelem byla firma Showa a posilovač se zpočátku nabízel za příplatek ke samočinné převodovce, později se stal sériovou výbavou. Řešení bylo neobvyklé tím, že elektromotor byl přímo součástí řízení. Ozubená tyč procházela středem elektromotoru a byla součástí rotoru. Podobný princip později využila také původní Honda Insight.
Důležitým novějším milníkem bylo Infiniti Q50 z roku 2014, které ukázalo směr k řízení stále více řízenému elektronikou. Další krok je steer-by-wire, tedy řízení bez mechanického spojení volantu s koly. Mercedes-Benz má tento systém použít u faceliftu EQS. Pokud odpadne klasický sloupek řízení, může se v budoucnu volant teoreticky přesunout prakticky kamkoliv, kam se dá vést kabel.
Zdroj: jalopnik.com, auto.cz