Moderni automobili opremljeni su mnoštvom raznih opcija opreme koje iziskuju postojanje velikog broja senzora, gomile elektronike, aktuatora i konektora, međutim letva volana je deo koji je u nekom od svojih oblika prisutan od prvog ikada napravljenog auta pa do najnovijeg vozila koje izlazi sa pokretne trake u trenutku dok pišem ovaj tekst.
Čemu letva volana zapravo služi?
Kratko, ona je deo koji pretvara rotaciono kretanje upravljača (volana) u translatorno kretanje upravljačkih šipki (spona), što dovodi do rotacije vertikalnih osovina točkova i samim tim zakretanja točkova.
Generališući dalje, kazaću vam da postoje dva koncepta: prvi, koji nazivamo „glava upravljača“, koji se koristio kod starijih vozila, i klasična „letva volana“, koju danas možete videti na skoro svakom automobilu.
Godinama je upravljanje zakretanja bilo izvedeno „mehanički“. To znači da se moment koji prenosite na volan direktno prenosio na upravljački mehanizam oslanjanja.
Naravno, kako smo se približili 20. veku, stvari su postale komplikovanije.
U želji da olakšaju mukotrpno okretanje volana pri parkiranju i malim brzinama, proizvođači počinju sa osmišljavanjem novog koncepta „servo upravljanja“, koje vozača stavlja u funkciju nekoga ko zapravo zadaje komandu, dok neko drugi i „nešto drugo“ obavlja težak deo posla.
Prvi „neko drugi“ bila je hidraulika.
Dakle, 90-ih godina prošlog veka počinje kod evropskih proizvođača ekspanzija korišćenja hidrauličnog servo upravljačkog sistema. Američki proizvođači i evropske marke (sa velikim M) su, naravno, implementirali hidrauliku u svoje proizvode podosta ranije.
Ovakvi sistemi koriste silu hidrauličnog cilindra letve volana, generisanu usled pritiska servo ulja nastalog posredstvom servo pumpe.
Radni pritisci su oko 100 bara. Servo pumpe su mehaničke, pokretane samim SUS motorom, bilo preko kaiša i remenice ili direktnim povezivanjem sa nekim od rotacionih delova motora.
Ovaj sistem se pokazao kao veoma pouzdan i analizu njegovih loših strana ostaviću za neki od narednih tekstova.
Prvi „korak dalje“ učinjen je ugradnjom električnih pumpi, gde je konstrukcija letve ostala ista, ali je sama pumpa doživela značajne promene.
Prva ideja bila je ne koristiti snagu motora za rad pumpe, čime bi se, inženjerski gledano, dobilo na boljim performansama automobila. Drugo, radni pritisak je smanjen jer radni režim pumpe nije više zavisio od broja obrtaja motora, već se kontrolom rada elektromotora pumpe moglo upravljati posebnim računarom.
Ovo je omogućilo da se po prvi put upravlja servo pojačanjem u zavisnosti od režima kretanja vozila i okretanja upravljača. Osim toga, pumpe su postale „pametnije“, pa su imale zaštite od preopterećenja, pregrevanja i pada napona, kao i mogućnost da se dijagnostičkim uređajem pristupi upravljačkoj jedinici pumpe i proveri kompletan istorijat rada i uslova koji su vladali u sistemu.
Opcija koja nije bila moguća je progresivna promena servo pojačanja sa promenom brzine vozila. Uspeh u tom zadatku značio bi da upravljate vozilom kod koga je servo pojačanje najveće kada vozilo stoji, dok bi sa porastom brzine servo pojačanje slabilo.
Implementacija električnog servo upravljanja omogućila je ostvarivanje i ove ideje.
Prvi motori koji su ugrađivani bili su elektromotori sa četkicama. Male sile, velike struje koje su bile potrebne za njihov rad, kao i nemogućnost tačne kontrole položaja i kretanja, veoma brzo dovele su do isključivog korišćenja trofaznih brushless motora sa kompjuterskim upravljanjem.
Nikola Tesla, hvala još jednom za sve što si izmislio.
Naravno, promenom programa u računaru koji upravlja elektromotorom letve volana moguće je postići razne nivoe i režime servo pojačanja, pa je jedan tip letve bilo moguće ugraditi u vozila raznih masa, širina pneumatika, željenih nivoa servo pojačanja, kao i brzine odziva ili odziva na, na primer, neravnine na kolovozu.
Cene takvih letvi volana u ukupnom bilansu cene delova vozila skočile su do toga da je ona postala treći najskuplji deo u vozilu, posle motora i menjača.
U modernim vozilima proizvedenim u poslednjoj deceniji elektro servo upravljanje je standardna opcija i po konstrukciji razlikujemo tri različite izvedbe servo upravljanja.
Prvi se naziva C-EPS (Column Electric Power Steering).
Kod ovog sistema sama letva volana je mehanička, a servo pojačanje se ostvaruje preko elektromotora sa svojom upravljačkom jedinicom, koja se nalazi na osovini koja spaja upravljač sa letvom volana, iz milošte nazvanom „puška volana“.
Tipični predstavnici (ne i jedini) su Fiatova vozila, kao i vozila azijskih proizvođača Hyundai i Kia.
Naziv druge koncepcije je P-EPS (Pinion Electric Power Steering).
Specifično za ovaj sistem je da se motor koji proizvodi servo pojačanje nalazi na maloj osovini pužnog prenosa letve volana.
Kod ovog sistema osetljivi i komplikovani elektromotor sa svojim računarom izmešten je u motorski prostor, gde je izložen spoljnim uticajima, tako da su problemi zakucali na vrata novčanika vlasnika vozila.
Sa druge strane, servo pojačanje se generiše bliže samom opterećenju, pa je cela koncepcija sa inženjerskog stanovišta bila dobro osmišljena.
Naravno, vremenom su stvari postale komplikovanije (čitaj: prekomplikovane), pa je u današnjim vozilima najčešća treća ideja, pod nazivom R-EPS (Rack Assist Electric Power Steering).
Kod ovog najnaprednijeg sistema, koji je naravno i najkompleksniji, a zapravo i najproblematičniji, što je proizašlo iz njegove kompleksnosti, elektromotor upravlja direktno samom osovinom letve.
Izvedbe R-EPS-a su raznovrsne i o njima ću pisati u narednim tekstovima.
Kod ovih sistema servo pojačanje je potpuno definisano i upravljano, nastalo na mestu gde je sila i najpotrebnija, ali sa visoko plaćenom cenom komplikovanosti i troškova.
Tipični primeri su vozila novijih generacija, praktično svih proizvođača: Audi, BMW, Mercedes, Opel, Ford, VW, Range Rover…
Za kraj prvog druženja moram se osvrnuti na nekoliko brilijantnih ideja koje se mogu sresti kod, mahom, starijih vozila.
Najnekritičniji sistem je glava volana sa servo upravljanjem, koji se koristio kod vozila 80-ih godina, kao što su Mercedes, BMW, džipovi, autobusi i kamioni.
Ovaj sistem sadrži minimalni broj zaptivki i napravljen je u vreme kada je kvalitet bio primaran u odnosu na sve drugo.
Drugi sistem je „aktivna letva“, korišćena u BMW vozilima E60. Ovo je bio prvi i jedini slučaj kada je proizvođač obezbedio da vozač uživa u promenljivom prenosnom odnosu okretaja volana. Drugim rečima, kada je vozilo stajalo, sa jednim punim krugom rotacije volana ostvarivali ste potpuno zakretanje točkova, dok vam je, kada ste se kretali nekom većom brzinom po putu, za to bilo potrebno čitava dva kruga.
Treći je letva volana koju je ugrađivao Citroën na svojim prestižnim modelima, kao što su CX Pallas, SM ili XM.
Ova letva je takođe imala naziv „aktivna letva volana“ i, između ostalog, omogućavala je da se, kada pustite volan dok auto stoji, on vrati u neutralan položaj.
Naravno, kompleksnost ovih koncepcija dovela je do velike nepouzdanosti u normalnom korišćenju i astronomskih cena delova.
Autor: dipl. Ing. Predrag Pantić
Servis Letve volana na Ledinama
Dipl. Ing. Predrag Pantić vodi servis za letve volana u novobeogradskom naselju Ledine. Nalazi se u Ulici Rembrantova 88. Sve informacije možete dobiti na +381 64 112 02 84.
Predrag je doktor za letve volana 👍