Ο οδηγός ασκεί δύναμη προς μία κατεύθυνση στο τιμόνι και οι τροχοί «υπακούν». Πώς γίνεται κάτι τέτοιο; Ακριβώς πίσω από το τιμόνι βρίσκεται ένα σύστημα αξόνων, γνωστό και ως κολώνα τιμονιού, η οποία με τη σειρά της αναλαμβάνει τη μεταφορά της περιστροφικής κίνησης του τιμονιού. Στο τέλος αυτής της κολώνας υπάρχει ένα ελικοείδες γρανάζι, το οποίο ονομάζεται «πινιόν» και περιστρεφόμενο προς τη φορά του τιμονιού δίνει κίνηση σε έναν «οδοντωτό κανόνα». Πρόκειται για ένα από τα βασικότερα μέρη της κρεμαγιέρας και στην αριστερόστροφη κίνηση του πινιόν μετατοπίζεται δεξιά και αντιστρόφως με την δεξιόστροφη κίνηση του πινιόν μετατοπίζεται αριστερά . Από εκεί και πέρα, ο οδοντωτός κανόνας κινεί ημίμπαρα και ακρόμπαρα προς την ίδια κατεύθυνση και φτάνουμε, τελικά στην περιστροφική κίνηση των τροχών. Πρόκειται ουσιαστικά για ένα «ταξίδι» που ξεκινά με την περιστροφική κίνηση του τιμονιού, συνεχίζεται με την γραμμική κίνηση του οδοντωτού κανόνα και ολοκληρώνεται με την επίσης περιστροφική κίνηση των τροχών.

Αμιγώς ηλεκτρική υποβοήθηση

Όλο και περισσότεροι κατασκευαστές πλέον στρέφονται στη λύση της καθολικά ηλεκτρικής υποβοήθησης EPS (Electrically Power Steering) του συστήματος διεύθυνσης. Για να γίνει κάτι τέτοιο χρησιμοποιούνται αισθητήρες που τοποθετούνται στην κολώνα του τιμονιού, λαμβάνουν δεδομένα από τις κινήσεις του οδηγού και τα «στέλνουν» στη μονάδα ελέγχου του οχήματος. Εκεί αξιολογούνται πολλά δεδομένα, όπως η θέση του τιμονιού, η ροπή που καταβάλλεται από τον οδηγό, η ταχύτητα κτλ. Αμέσως μετά αναλαμβάνει δράση ο ηλεκτρικός κινητήρας, που είναι τοποθετημένος ή στην κρεμαγιέρα ή στην κολώνα του τιμονιού, και υποβοηθά στην αλλαγή γωνιακής θέσης των τροχών.

Υδραυλική διάταξη υποβοήθησης

Πρωτοεμφανίστηκε στα μέσα του 19ου αιώνα, γνώρισε ταχύτατα την αποδοχή από όλες τις αυτοκινητοβιομηχανίες λόγω της βελτίωσης της άνεσης και της ευκολίας ελιγμών, ενώ πλέον δεν υφίσταται αυτοκίνητο που να μην φέρει υδραυλικό τιμόνι στην «στάνταρ» έκδοσή του. Πρόκειται για ένα πολύπλοκο κύκλωμα το οποίο θα αναλύσουμε με όσο το δυνατόν πιο κατανοητό τρόπο. Η συγκεκριμένη διάταξη αποτελείται κυρίως από μία αντλία παροχής υδραυλικών υγρών στο κύκλωμα, το δοχείο αποθήκευσης του υγρού, έναν υδραυλικό κύλινδρο και την περιστροφική βαλβίδα ελέγχου. Ακριβώς όπως και στο μηχανικό σύστημα διεύθυνσης, η κίνηση του οδοντωτού κανόνα έρχεται από το πινιόν, μόνο που αυτή τη φορά ο πρώτος βρίσκεται μέσα σε έναν δίχωρο υδραυλικό κύλινδρο, ο οποίος εξοπλίζεται με ένα έμβολο. Ανάλογα με τη φορά περιστροφής του τιμονιού ανοίγουν δίοδοι εισόδου του συμπιεσμένου υγρού στον αντίστοιχο χώρο του κυλίνδρου. Έτσι, με υδραυλικό τρόπο ασκείται πίεση προς την αντίστοιχη κατεύθυνση για τον οδοντωτό κανόνα. Η αντλία παροχής παίρνει κίνηση από τον κινητήρα του αυτοκινήτου μέσω ιμάντα και φροντίζει να τροφοδοτεί με υγρό το κύκλωμα, ενώ η περιστροφική βαλβίδα ελέγχου είναι ένα σύστημα που καθορίζει την ποσότητα του υγρού που θα περάσει στην κρεμαγιέρα. Ασφαλώς, όταν το τιμόνι βρίσκεται σε ευθεία, η βαλβίδα ελέγχου φροντίζει να είναι κλειστές οι δίοδοι προς τον κύλινδρο και τα υγρά επιστρέφουν στο δοχείο αποθήκευσής τους. 

Εξέλιξη του συστήματος υδραυλικής υποβοήθησης είναι η ηλεκτρο-υδραυλική. Σε αυτή την περίπτωση, η αντλία παροχής υγρού δεν παίρνει κινητική ενέργεια μέσω ιμάντα από τον κινητήρα, αλλά τροφοδοτείται με ηλεκτρική ενέργεια. Τα υπόλοιπα μέρη παραμένουν σχεδόν ίδια.

Κάτι κερδίζεις, κάτι χάνεις!

Σήμερα, η τεχνολογία της ηλεκτρικής υποβοήθησης κερδίζει όλο και μεγαλύτερο έδαφος «στέλνοντας» την υδραυλική διάταξη σιγά-σιγά στο χρονοντούλαπο της ιστορίας. Τα οφέλη είναι αρκετά γι` αυτό και επιλέγεται από τους κατασκευαστές. Αρχικά, μειώνεται το βάρος του οχήματος, μιας και είναι μια λύση που δεν απαιτεί εξαρτήματα όπως το υδραυλικό κύκλωμα και η αντλία. Επίσης δεν έχει χωροταξικές απαιτήσεις λόγω του ότι αποτελείται ουσιαστικά μόνο από έναν αισθητήρα και έναν ηλεκτροκινητήρα. Το σημαντικότερο όφελος, όμως, είναι ότι δεν «κόβει» ισχύ από τον κινητήρα, αφού η υποβοήθηση δεν συνδέεται με ιμάντα στον στροφαλοφόρο άξονα, όπως συμβαίνει στην υδραυλική. Κάτι τέτοιο έχει άμεσο αποτέλεσμα στην αύξηση της απόδοσης, στη μείωση της κατανάλωσης και των εκπομπών ρύπων. Το μεγαλύτερο αρνητικό που θα μπορούσαμε να αναφέρουμε για την ηλεκτρική υποβοήθηση έχει να κάνει με την αίσθηση του τιμονιού και την πληροφόρηση που λαμβάνει ο οδηγός από αυτό, αφού δεν είναι τόσο άμεση και «γραμμική» η ανταπόκριση όπως στα υδραυλικά κυκλώματα. Αυτός είναι και ο λόγος που ακόμα και σήμερα αρκετοί μηχανικοί κορυφαίων supercars, όπως το Ford GT, χρησιμοποιούν την υδραυλική υποβοήθηση για να προκύψει ένα καλύτερο σε αίσθηση τιμόνι.

Ξέρετε ότι

- Στην προσπάθειά τους να δημιουργήσουν ένα υδραυλικό σύστημα διεύθυνσης που να είναι «μαλακό» στις μανούβρες της πόλη, αλλά να παραμένει «σφικτό» σε μεγάλες ταχύτητες, οι μηχανικοί επινόησαν τα συστήματα μεταβλητής υποβοήθησης. Έτσι πέτυχαν τη χρυσή τομή ανάμεσα στην εντός πόλης ευκολία και την αίσθηση στιβαρότητας σε μεγάλες ταχύτητες.

- Πρώτη η Honda, με το σύστημα «VGS», κατάφερε να δημιουργήσει σύστημα διεύθυνσης μεταβλητής σχέσης μετάδοσης προκειμένου να μην αλλάζει βίαια η διεύθυνση του οχήματος στις μικρές κινήσεις, αλλά ταυτόχρονα να μειωθούν οι στροφές του τιμονιού από τη μία άκρη στην άλλη.

- Σε αντίθεση με την υδραυλική, στην ηλεκτρική υποβοήθηση όταν δεν στρίβουμε το τιμόνι, το ηλεκτρικό μοτέρ δεν λειτουργεί συμβάλλοντας στην εξοικονόμηση ενέργειας.