Stiai sau nu? Cum functioneaza servodirectia masinii pe care o conducem zi de zi

Scurta istorie

Directia unui vehicul dateaza inca din anii 1700, atunci cand au aparut primele tractoare care functionau pe aburi. Orice vehicule, indiferent ca e vorba de cele terestre, pe apa sau pe aer, indiferent ca vorbim de trenuri, vapoare, automobile sau avioane, toate necesita un sistem de directie.

In anii 1890, cand au aparut primele automobile in adevaratul sens al cuvantului, a luat nastere si sistemul clasic de directie numit in engleza "rack and pinion", adica format dintr-o banda cu dinti si o roata dintata. Acest sistem, usor imbunatatit de-a lungul unui secol, a primit pentru prima oara in 1951 o modificare cruciala. E vorba de prima servodirectie produsa in serie, inventata de corporatia Chrysler, numita Hydraguide, si instalata pe modelul Chrysler Imperial. Acest sistem a ramas la fel de atunci si pana azi.

Sistemul Hydraguide se baza pe o serie de patente vechi si expirate care datau din anii 1903-1926. In trecut, au mai existat tentative de asistare a directiei, fie cu ajutorul unui motor electric, fie cu putere hidraulica, insa la acea vreme producatorii de automobile au considerat sistemul prea scump ca sa fie montat pe masinile de serie.

Chrysler Imperial 1951

Servodirectia hidraulica

99% din totalul automobilelor produse in epoca moderna sunt dotate cu servodirectie hidraulica. De fapt, acesta este cel mai intalnit sistem de servodirectie la nivel mondial si care, fara indoiala, o sa mai reziste mult si bine.

Un sistem de servodirectie hidraulic este format dintr-o pompa de servo, angrenata de cureaua pentru accesorii, conducte de presiune, rezervor de lichid si caseta de directie. Caseta de directie este un element complex, mai ales daca este dotata cu servodirectie, si contine mai multe elemente. Printre care si un cilindru hidraulic cu dublu sens si un sistem de valve conectat la pinionul care vine din volan prin coloana de directie.

Pinion si banda cu dinti

Cum functioneaza sevodirectia?

O caseta cu servo este similara cu cea fara servo, insa are cateva elemente in plus. De exemplu, in capatul coloanei, acolo unde pinionul se conecteaza cu banda cu dinti, are o mica piesa ce face legatura cu doua valve. Uneori este si un senzor electronic care simte miscarea volanului, adica in ce directie vrea sa o ia soferul masinii. La cea mai mica tentativa de a misca volanul la dreapta, senzorul sau piesa directa simte si deschide o anumita valva. La aceasta valva este legat furtunul de servo care aduce lichid sub presiune de la pompa. Lichidul intra cu presiune in caseta de directie si impinge axul central astfel incat rotile sa intoarca spre dreapta.

Cand soferul misca volanul spre stanga, senzorul simte aceasta miscare de numai 1-2 milimetri si deschide cealalata valva, astfel incat directia lichidului sub presiune se schimba si impinge axul casetei de directie in partea opusa. Practic, soferul doar misca putin de volan, spunandu-i sistemului in ce directie vrea sa o ia masina, dupa care presiunea lichidului misca rotile.

De retinut este ca sistemul clasic mecanic direct de pinion pe banda cu dinti nu lipseste, deoarece fara el, nu am avea directie daca masina ar avea motorul oprit. Insa nu este deloc solicitat daca servodirectia functioneaza cum trebuie.

Directia asistata

Dupa ce servodirectia a devenit ceva banal si utilizat de mai toti producatorii auto, cei de la Citroen au spus sa o imbunatateasca si mai mult. Asa au venit cu servodirectia sensibila la viteza, ceea ce numim azi Directie Asistata. Este o masura de siguranta, dupa ce producatorii si-au dat seama ca servodirectia 'inmoaie' prea mult miscarea volanului ceea ce este periculos la viteze mari. De exemplu, la masinile cu servo poti misca volanul cu un singur deget. Daca aceasta miscare s-ar face la fel de usor si la viteze mari, exista mereu riscul unui accident daca volanul este miscat doar putin. Insa cu directia asistata, care a adus in plus inca un circuit hidraulic, miscarea volanului se face usor la viteze mici, in oras, iar la viteze mari directia se intareste.

De ce volanul se redreseaza automat?

Cu siguranta ti-ai dat seama ca daca ai rotile bracate si iei mana de pe volan, cand misti masina de pe loc, volanul are tendinta sa revina la pozitia centrala si rotile sa fie drepte. Asta se intampla doar la masinile cu servodirectie mai moderne, la care senzorul din caseta, atunci cand simte ca nu se pune presiune pe nicio directie, stanga-dreapta prin volan, regleaza fluxul lichidului de servo astfel incat axul casetei de directie sa revina in pozitia egala, centrala.

Servodirectia electro-hidraulica

Producatorii auto au dezvoltat si imbunatatit servodirectia de-a lungul anilor, dar si-au dat seama ca are o singura problema: depinde de functionarea motorului. De fapt, pe vremuri, curelele de accesorii si de transmisie erau atat de proaste, incat multi soferi ramaneau fara curea si, automat, fara servodirectie. Mai ales camioanele de mare tonaj. Asa ca Ford, in 1965, a inceput sa lucreze la un sistem electro-hidraulic prin care pompa de servo nu mai era angrenata de curea. Ci era o pompa electrica. Ulterior, Subaru si Toyota au produs automobile echipate cu servodirectie electronica, iar acum o intalnim pe o sumedenie de modele.

Servodirectie electro-hidraulica de la Audi

De exemplu, Toyota MR2 Mk2 a fost dotata din fabrica cu servodirectie electro-hidraulica. Dar nu pentru ca se rupea cureaua, ci pentru ca avea motorul in spate si ar fi fost necesare niste conducte foarte lungi. Asa ca un sistem de servodirectie electronica s-a dovedit a fi extrem de util si compact, pentru ca pompa electrica putea fi montata direct pe caseta de directie iar conductele sa fie scurte.

Un alt avantaj al acestui tip de servodirectie este intalnit la masinile moderne cu sistem Start/Stop. Adica atunci cand motorul este oprit, automobilul inca are directie. In plus, faptul ca motorul nu mai este nevoit sa invarta suplimentar prin curea si pompa, mai contribuie nitel la un consum redus.

Servodirectia electronica

Numita EPS, adica electric power-assisted steering, servodirectia electronica elimina complet sistemul hidraulic. Adica in loc de un circuit sub presiune care sa miste rotile exista un motor electric care misca axul coloanei de directie, localizat direct in caseta. Motorul este conectat la un computer care simte directia in care soferul misca volanul, dar si viteza cu care o face, astfel incat motorul electric sa miste mai repede sau mai lent rotile.

Principalul avantaj al acestui sistem de directie electronica este ca nu mai avem nevoie de conducte, de pompa de servo, de lichid, reusind astfel sa avem un circuit mai simplu si, teoretic, mai fiabil. In plus, vom avea si un consum mai mic.

Caseta de servodirectie electronica cu motor incorporat

Acest sistem se foloseste si la masinile care au posibilitate de parcare automata. Adica masina se parcheaza singura, fara ca soferul sa tina mainile pe volan. Si asta se face pentru ca motorul electric care misca rotile este conectat la un computer care realizeaza parcarea. Simplu, nu?

Un alt mare avantaj al acestui sistem este ca poate fi conectat la computerul ESP al masinii. Adica la sistemul Electronic Stability Program, pentru a veni in ajutorul soferului. De exemplu, atunci cand computerul simte ca masina pierde controlul, odata cu blocarea anumitor roti prin ESP ca sa isi reia traiectoria, sistemul poate sa transmita si directiei electronice o miscare anume, astfel incat rotile sa abordeze traiectoria optima. Momentan, acest sistem de siguranta este in lucru, dar nu suna deloc rau...

Ce ne rezerva viitorul?

Se pare ca viitorul domeniului auto este unul electric, cu incarcare de la priza. Masinile electrice au deja sisteme de servo electronice sau electro-hidraulice. In curand, ca sa obtina un consum mai bun dar si noxe mai reduse, producatorii vor renunta complet la clasicul sistem hidraulic. E clar ca, peste 10-15 ani de acum, o sa vedem automobile cu toate sistemele electronice. Poate chiar si franele vor deveni asistate electronic si singurul lichid dintr-un vehicul va ramane sangele din venele soferului... Cert este un lucru: servodirectia ne-a salvat de la multe febre musculare, asa cum se intampla pe vremuri, cand ne luptam cu volanul batranei Dacii.