Principy fungování posilovače řízení – účel, složení, vlastnosti, provozní doporučení

Hydraulický posilovač řízení (GUR) nejen poskytuje pohodlí, ale také zvyšuje bezpečnost jízdy. Pomáhá řidiči udržet si kontrolu nad vozem, i když se protrhne přední pneumatika. Spolehlivost tohoto drahého zařízení závisí na včasné údržbě.

Potřeba snížit úsilí vynaložené řidičem na volant, což je obzvláště důležité u nákladních vozidel, vedla ke vzniku zesilovačů. I přes složitou konstrukci a v důsledku toho i vysoké náklady se hydraulické zesilovače rozšířily díky tomu, že kromě hlavní funkce (zesílení):
umožňují snížit převodový poměr řízení. Tím se snižuje počet otáček volantu mezi jeho krajními polohami a tím se zvyšuje manévrovatelnost;
změkčují nárazy přenášené na volant z nerovného povrchu vozovky, čímž snižují únavu řidiče a pomáhají udržet volant v případě defektu přední pneumatiky;
zachovat schopnost ovládat vůz, pokud selže zesilovač;
poskytují „cit na vozovce“ a kinematické sledování (viz níže).

Posilovač řízení (obr. 1) je hydraulický systém sestávající z následujících prvků.

Čerpadlo zajišťuje tlak a cirkulaci pracovní kapaliny v systému. Lamelová čerpadla (obr. 2) jsou nejrozšířenější díky své vysoké účinnosti a nízké citlivosti na opotřebení pracovních ploch. Čerpadlo je namontováno na motoru a je poháněno řemenovým převodem z klikového hřídele.

Rozdělovač směruje (rozděluje) tok kapaliny do požadované dutiny hydraulického válce nebo zpět do nádrže. Pokud se jeho šoupátko (pohyblivý prvek) pohybuje progresivně, nazývá se rozdělovač axiální, pokud se otáčí, nazývá se rotační. Může být umístěn na prvcích převodky řízení nebo na stejném hřídeli jako mechanismus řízení. Rozdělovač je přesná (vysoce přesná) jednotka, velmi citlivá na znečištění olejem.

Hydraulický válec přeměňuje tlak kapaliny na pohyb pístu a tyče, které pomocí systému pák otáčí koly. Může být zabudován do mechanismu řízení nebo umístěn mezi karoserií a prvky pohonu řízení.

Pracovní kapalina (speciální olej) přenáší sílu z čerpadla do hydraulického válce a maže všechny třecí páry. Zásobníkem kapaliny je nádržka. Obsahuje filtrační prvek a v zátce je měrka pro určení hladiny.

Spojovací hadice zajišťují cirkulaci kapaliny skrz posilovací systém. Vysokotlaké hadice spojují čerpadlo, rozdělovač a hydraulický válec a nízkotlaké hadice přivádějí kapalinu z nádrže do čerpadla a od rozdělovače ji vracejí.

V moderních automobilech elektronická jednotka (na obrázku není znázorněna) upravuje činnost posilovače řízení v závislosti na rychlosti jízdy. To navíc zvyšuje bezpečnost při vysoké rychlosti, protože pro řidiče je obtížnější prudce (neúmyslně) otočit volantem a v důsledku toho odchýlit vůz od trajektorie.

Činnost hydraulického posilovače s axiálním rozdělovačem (bez elektronické jednotky) je schematicky znázorněna na obr. 2.

Když je volant v klidu (obr. 2, a), je šoupátko drženo ve střední (neutrální) poloze centrovacími pružinami. Dutiny rozdělovače jsou vzájemně propojeny tak, aby kapalina volně proudila z tlakového potrubí do odtokového potrubí. Posilovací čerpadlo pracuje pouze pro čerpání kapaliny systémem, nikoli pro otáčení kol.

Při otáčení volantu (obr. 2, b) se šoupátkový ventil pohybuje a uzavře vypouštěcí potrubí. Olej pod tlakem vstupuje do jedné z pracovních dutin válce. Působením kapaliny píst s tyčí otáčí koly. Ta zase pohybují skříní rozdělovače ve směru pohybu šoupátkového ventilu. Jakmile se volant přestane otáčet, šoupátkový ventil se zastaví a skříň ho „dožene“. Obnoví se neutrální poloha rozdělovače, ve které se vypouštěcí potrubí opět otevře a kola se přestanou otáčet. Takto se realizuje kinematický sledovací účinek zesilovače – zajištění otáčení kol v úhlu určeném řidičem při otáčení volantu.

„Pocit z jízdy“ je zpětná vazba z ovládaných kol přes posilovač řízení k volantu. Poskytuje informace o podmínkách, za kterých se kola otáčejí. Z tohoto důvodu by se, stejně jako u vozu bez posilovače řízení, měl volant na kluzké vozovce otáčet snadněji než na suchém asfaltu. „Pocit z jízdy“ (sledování síly) pomáhá řidiči správně ovládat volant za jakýchkoli podmínek. K jeho realizaci jsou v různých provedeních rozvaděčů (obr. 2, b) k dispozici písty, komory nebo reaktivní podložky. Čím větší je odpor proti otáčení kol, tím vyšší je tlak ve válci a rozvaděči. V tomto případě jedna z reaktivních podložek s velkou silou má tendenci vrátit ventil zpět do neutrální polohy. V důsledku toho se volant stává „těžším“.

Při nárazu na překážku (například kámen) působí na řízená kola a snaží se je otočit, což je obzvláště nebezpečné při vysokých rychlostech. Kola, která se nuceně otáčejí, posouvají skříň rozdělovače vzhledem k cívce a blokují vypouštěcí potrubí. Olej pod tlakem vstupuje do dutiny válce. Píst přenáší sílu na kola v opačném směru a brání jim v dalším otáčení. Vzhledem k tomu, že zdvih cívky je malý (asi 1 mm), vůz prakticky nezmění směr pohybu. Hydraulický posilovač nejen usnadňuje řidiči otáčení kol, ale také chrání jeho prsty před nárazem do paprsků volantu při nárazu na překážky. V důsledku reaktivních podložek bude stále cítit malý náraz na volantu, nad kterým se tlak zvýší.

Pokud čerpadlo přestane fungovat (například pokud se přetrhne hnací řemen), schopnost ovládat vůz je zachována. V tomto případě bude síla z mechanismu řízení přenášena samotnou cívkou do skříně rozdělovače a poté na kola. Kapalina, proudící obtokovým ventilem (není na obrázku znázorněn) z jedné dutiny hydraulického válce do druhé, prakticky nebude překážet otáčení kol. Protože však hydraulický posilovač nefunguje, volant se stává „těžším“.

Princip činnosti hydraulického posilovače s rotující (rotační) cívkou je podobný principu popsanému výše.

Doporučení

Aby se zabránilo předčasnému selhání posilovače řízení, je nutné sledovat jeho výkon – pokud je normální, bude síla na volantu výrazně menší než při vypnutém motoru, a také dodržovat požadavky návodu k obsluze vozidla a provádět následující operace:

• zkontrolujte hladinu oleje v nádrži;
• sledovat těsnost systému a co nejrychleji odstranit případné netěsnosti;
• zkontrolujte a v případě potřeby upravte napnutí hnacího řemene;
• Vyměňte filtrační vložku a olej jednou za 1–2 roky. Je také třeba je vyměnit, pokud se změnila barva oleje.

Aby se zabránilo poruše součástí posilovače řízení, je nepřijatelné:

• držte volant v krajní poloze déle než 5 sekund – mohlo by dojít k přehřátí oleje;
• Dlouhodobý provoz vozidla s nefunkčním čerpadlem povede k rychlému opotřebení dílů řízení a rozdělovače, protože nejsou pro tento typ provozu určeny.
• Když se objeví první příznaky poruchy, je nutné zjistit příčinu a co nejrychleji ji odstranit.

Oprava posilovačů řízení vyžaduje kvalifikovaný personál a vysoce přesné vybavení, takže je možná pouze ve specializovaných dílnách. Proveditelnost opravy nebo výměny jednotky je určena její cenou. Ve většině případů je u domácích automobilů výhodnější koupit novou jednotku, u zahraničních automobilů mohou být opravy levnější.