Posilovače řízení: Jak vlastně fungují? A čím se liší jednotlivé typy?

V současnosti se to může zdát zvláštní, ale ještě v předminulé dekádě nebyl posilovač řízení tak úplně běžným vybavením zejména malých automobilů. A nemuselo jít o tehdy populární Škodu Felicia. Také původní Fiat Punto, Renault Clio, Opel Corsa či Citroën Saxo neměly posilovač řízení ve standardní výbavě napříč všemi verzemi. Ba naopak, v sérii se jím pyšnily pouze výkonnější verze jednotlivých modelů, případně ty nejlépe vybavené. O dekádu později se však posilovač řízení zabydlel i pod kapotami automobilů nižších tříd.

Hlavně se nedřít

Primární posláním posilovače řízení je snižovat ovládací sílu „na volantu“ a tedy k řízení vozidla. Dle legislativy musejí mít všechna vozidla, u nichž na přední nápravu připadá hmotnost vyšší než 3,5 tuny, posilovač řízení. Navíc při jeho poruše musí být umožněno vozidlo řídit silou řidiče nepřesahující 600 newtonů.

Posilovač řízení má však i jiné přednosti. Se snížením ovládací síly vozidla souvisí také redukce únavy řidiče. Posilovač řízení má rovněž bezpečnostní přínos, neboť usnadňuje řiditelnost vozidla v případě defektu pneumatiky. A dále tlumí rázy od předních kol, třeba při přejezdu překážek či výmolů na vozovce. Současné elektromechanické posilovače ale umějí věcí mnohem více. Třeba dokážou sami „točit volantem“ v režimu samočinného parkování auta, případně dále zvyšují bezpečnost jízdy, kdy při počínajícím smyku řidiči naznačí, na jakou stranu má točit volantem, aby svízelnou situaci snáze zvládl. A to vše ještě před zásahem ESP. Některá auta navíc zásluhou posilovače řízení udržují samočinně jízdu v pruzích. Vývojově a konstrukčně lze posilovače řízení rozdělit na tři základní skupiny: hydraulický, elektrohydraulický a již zmíněný elektromechanický.

Hydraulický posilovač řízení – Dnes už vymírá

Až do druhé poloviny 90. let byl i u osobních automobilů dominantní právě tento typ. Sice již existovaly výše uvedené alternativy, ovšem šlo o řešení drahých a výjimečných aut. Elektrohydraulický posilovač nabízel v první polovině 90. let snad jen vzácný stroj Renault Alpine A610. Elektromechanický zase dodnes úžasná původní celohliníková Honda (Acura) NSX. Tedy auta velice drahá a technicky mimořádně sofistikovaná.

Pokud zůstaneme u hydraulického servořízení, zdrojem tlaku je zde čerpadlo. Je poháněno plochým řemenem, stejně jako třeba alternátor či kompresor klimatizace. U osobních aut se používá čerpadlo křídlového typu, na rozdíl od užitkových vozidel, kde je k vidění rovněž zubové čerpadlo.

Princip hydraulického posilovače spočívá v přepouštění tlakového oleje na pravou či levou stranu pístu spojeného s ozubenou tyčí řízení, tedy hřebenem. Účinek posilovače je progresivní. Součástí pastorku řízení je hydraulický rozvaděč oleje integrovaný do pastorku řízení, který navíc obsahuje torzní člen (tyč). Čím je síla potřebná k otočení volantem větší, tím se torzní člen (tyč) více zkroutí. A čím je jeho zkrut větší, tím větší je účinek posilovače. Tlakový olej v pístnici posouvá píst a tedy ozubenou tyč řízení (hřeben). Na jednu či druhou stranu pístu se olej dostává v závislosti na míře otáčení volantem, čímž se otáčí pastorek spolu s rozvaděčem, přesněji jeho zmíněný torzní člen. Ten tak vlastně otevírá otvory, jimiž může proudit olej na konkrétní stranu pístu.

Účinek klasického hydraulického posilovače klesá s rostoucími otáčkami motoru. K tomu slouží odstředivý regulační člen umístěný v čerpadle. Vylepšením o elektroniku vzniklo řízení Servotronic, u něhož účinek posilovače klesá v závislosti na rychlosti jízdy, a to zásluhou elektrohydraulického měniče napojeného na řídicí jednotku systému. Se zvyšující se rychlostí tak vzrůstá síla na volantu.

Ve snaze zlepšit vlastnosti hydraulického posilovače řízení vznikla v minulosti celá řada modifikací. Třeba u starých fordů (sierra, scorpio) pracoval posilovač řízení až od určitého úhlu natočení volantu. V praxi to mělo usnadňovat vedení vozidla v přímém směru a tedy zvyšovat citlivost řízení, kterou posilovač přirozeně snižuje. Britské vozy Rover/MG a také některé Hondy (například poslední generace Prelude) zase využívaly řízení PCF (Positive Center Feel). Šlo o „zlepšovák“ firmy TRW. Dle dostupných materiálů to mělo, podobně jako systém fordů, usnadňovat vedení vozidla v přímém směru a tedy podporovat směrovou stabilitu.

V nedávné době dokola omílaný proměnný převod řízení v závislosti na úhlu natočení volantu (vychýlení) kol, s nímž se tak rád chlubí koncern VW či Ford u rychlých verzí svých aut, je znám už z 80. let, konkrétně z vozu Lancia Thema. V 90. letech toto používala celá řada automobilů s tím, že kolem střední polohy bylo řízení méně strmé, směrem k dorazům se strmost zvyšovala. Auto tak bylo agilní v zatáčkách a současně stabilní v přímém směru.

Elektrohydraulický posilovač řízení – Evoluce hydraulika už má taky na kahánku

Evolucí hydraulického posilovače řízení se stal elektrohydraulický typ, takzvaný posilovač EPHS (Electric Power Hydraulic Steering). Princip je podobný jako u hydraulického typu s tím rozdílem, že zdrojem tlaku je čerpadlo poháněné nikoliv od spalovacího motoru řemenem, ale samostatným elektromotorem. V 90. letech jej masově rozšířila dvojice Citroën Saxo/Peugeot 106, která ovšem používala jednodušší verzi bez elektroniky. Čerpadlo se u nich tudíž točilo stále stejně rychle, pokud byl motor auta v chodu.

Škoda Fabia, ale také třeba Opel Astra G z roku 1997, měly vyspělejší variantu se snímači rychlosti otáčení volantu, rychlosti jízdy a otáček motoru. Posilovač tak uměl upravovat posilový účinek v závislosti na rychlosti točení volantem a rychlosti vozidla. To druhé dokázal u hydraulického systému pouze výše zmíněný drahý a složitý Servotronic.

Hlavní odlišností elektrohydraulického posilovače řízení v porovnání s hydraulickým, ohlédneme-li od elektroniky, je pohon čerpadla. Řídicí jednotka servořízení tvoří spolu s vyrovnávací nádobou pro olej, elektromotorem a čerpadlem zpravidla jeden kompaktní celek. Třeba u vozů koncernu PSA, konkrétně Citroënu C4 první i druhé generace či Peugeotu 308 Mk1, najdete tuto jednotku v pravém předním podběhu. To stejné u Peugeotu 407, který toto používá s vybranými motorizacemi.

Elektromechanický posilovač řízení – Nejmodernější a nejrozšířenější

Nejmodernější posilovač řízení je v současnosti také suverénně nejrozšířenější. Obejde se zcela bez zástavbově náročné a vlastně i docela komplikované hydrauliky. Vystačí si tudíž pouze s elektromechanikou. Najdete jej kupříkladu ve Škodě Octavia od druhé generace, Passatu od B6 výše a v celé řadě dalších aut. Třeba Škoda Fabia na něj přešla už v průběhu výroby druhé generace, stejně jako model Rapid.

V masovém měřítku použil tento typ poprvé Fiat u Punta druhé generace (řada 188) v roce 1999. Ve stejném roce to samé nabídla Toyota u prvního Yarisu. Bylo to v době, kdy jen o rok starší Renault Clio II či Peugeot 206 používaly hydrauliku a první Fabia elektrohydrauliku.

Akčním členem elektromechanického posilovače řízení je elektromotor, obyčejně stejnosměrný, sériový s přerušovaným budicím vinutím a zpravidla redukční dvoustupňovou převodovkou. To za předpokladu, že se jedná o verzi posilovače s elektromotorem na hřídeli volantu.

Sofistikovanější systémy mají elektromotor umístěný níže, přímo na řízení. Existují dvě odlišné a hojně užívané konstrukce, a dále méně rozšířené, které jsou k vidění na některých japonských autech. Podrobněji se k elektromechanickému posilovači řízení vrátíme v některém z příštích vydání, kde se pokusíme popsat jeho jednotlivé typy - čím se liší a jaké mají přednosti a nedostatky.