Glavni zadatak sistema za upravljanje, kao ključnog elementa u interakciji između vozača i vozila, je osiguravanje preciznog usmjeravanja i skretanja vozila. Pored toga, taj sistem vozaču treba omogućiti da preko upravljača osjeti stanje kolovozne površine te da upravljačke točkove nakon skretanja lako vrati u poziciju pravolinijskog kretanja.
Dobro konstruiran sistem za upravljanje vozilom čini da se osjećate sigurno i pod kontrolom – i omogućava da se iznenadno zaobilaženje i korekcija pravca kretanja obave što efikasnije i sigurnije. Već i najmanji dodir upravljača treba usmjeriti sistem upravljanja precizno i bez napora, što osim dobro dizajniranog ovjesa podrazumijeva i kvalitetan i redovno održavan sistem upravljanja.
Šta čini sistem upravljanja? Jednostavno rečeno, sistem upravljanja automobila obuhvata sve od obruča upravljača (volana) i njegovog vratila (upravljački mehanizam), preko zupčaste letve i zupčanika (upravljački prenosnik), pa sve do spona, zglobova i poluga (prijenosni mehanizam), odnosno upravljačkih točkova. Sistem često ima i hidraulički pojačivač, koji osigurava potrebnu silu kada vozač okrene obruč upravljača.
Karakteristike savremenih sistema za upravljanje
Savremeni sistemi za upravljanje konstruirani su tako da ispune tačno određene uslove, s aspekta sigurnosti i udobnosti korištenja. Ti sistemi osiguravaju:
- stabilno pravolinijsko kretanje vozila uz što manji „prazan hod“ na obruču upravljača
- odgovarajuću silu na obruču upravljača tokom skretanja
- minimalno bočno klizanje upravljačkih točkova prilikom vožnje u krivini
- spontano vraćanje upravljačkih točkova u položaj za pravolinijsko kretanje po prestanku skretanja
- prigušivanje udarnih sila koji se s upravljačkih točkova prenose na volan
- jasnu povratnu informaciju u trenutku zakretanja obruča upravljača i zakretanja upravljačkih točkova (tzv. „osjećaj“ na volanu, odnosno kvalitativna procjena kontakta točkova s podlogom)
Kako funkcionira mehanizam za upravljanje
Upravljački sistem pretvara rotaciju obruča upravljača u linearne pokrete koji se prenose na točkove na putu tako da obruč upravljača prelazi veći put dok se točkovi na putu pomjeraju po kraćoj putanji. Sistem omogućava vozaču da koristi malu silu za upravljanje teškim automobilom – dok upravljač prečnika 380 mm opisuje četiri okreta od krajnjeg lijevog do krajnjeg desnog položaja i ispisuje put od skoro 5 metara, rub točka na kolovozu se pomjera za jedva nešto više od 300 mm. Ako bi vozač direktno okretao točak na putu, morao bi primijeniti skoro 16 puta jaču silu. Osim što povećava preciznost, sistem skraćuje vrijeme odziva i osigurava dobru kontrolu nad vozilom pri svim brzinama i u svim uslovima, uključujući i kritične situacije.
Sila kojom vozač djeluje na obruč upravljača prenosi se na točkove putem sistema okretnih zglobova. Oni su dizajnirani tako da omogućavaju točkovima da se pomjeraju gore i dolje kroz sistem ovjesa bez promjene ugla upravljanja. Pored toga, oni osiguravaju da se unutrašnji prednji točak (koji se mora kretati oko kraće krivine u poređenju s vanjskim točkom) pri skretanju postavlja pod oštrijim uglom. Zglobovi moraju biti podešeni veoma precizno, jer čak i mala greška može drastično smanjiti preciznost upravljanja.
Danas se koriste dva osnovna sistema upravljanja - zupčasta letva s pužnim zupčanikom i upravljačka kutija. Sistem sa zupčastom letvom s pužnim zupčanikom predstavlja jednostavan sistem s nekoliko pokretnih dijelova i koristi se kod automobila, manjih kamiona i SUV vozila. Sistema s upravljačkom kutijom ima više pokretnih dijelova, pa je on manje precizan i podložniji je habanju.
Kod većine novih automobila, bilo koji od ta dva sistema može biti pojačan kako bi se dodatno smanjio napor potreban za njegovo pomjeranje, posebno kada se automobil sporo kreće. Savremeni automobili, a posebno kamioni i pomoćna vozila, imaju sisteme servo upravljača koji pružaju dodatnu energiju (hidrauličku ili električnu) za okretanje točkova.
- Hidraulički sistem upravljanja: funkcionira tako što koristi hidraulički sistem za pojačanje sile koja djeluje na ulaze upravljača na upravljane (obično prednje) točkove vozila.
- Električni (elektronički) sistem upravljanja: koristi električne motore umjesto hidrauličkih sistema.
Osnovni dijelovi upravljačkog sistema
Komponente upravljačkog sistema počinju volanom, koji je letvom povezan s malim zupčanikom na drugom kraju, a koji pomjera horizontalno postavljenu zupčastu letvu (ona na sebi ima zupce koji odgovaraju zupcima na kraju letve). Na taj način se koriste dvije letve, uspravna koja ide ka volanu i horizontalna koja je usmjerena ka točkovima. Veličina zupčanika i samih zubaca konfigurirana je tako da vozaču bude što lakše okretati volan.
Točkovi su zakačeni za automobil preko osovina oko kojih se slobodno okreću pomoću lagera (ležajeva). U vezi s cijelim sklopom koji nosi točak su spone, koje igraju važnu ulogu u procesu pomjeranja točkova ulijevo ili udesno, pa je tako njegovo rotiranje potpuno efikasno u odnosu na okretanje volana i pomjeranje sistema letve.
Kvarovi sistema za upravljanje
Loš kvalitet puteva prouzrokuje stalno podrhtavanje upravljačkih točkova, preko kojih se udarci i vibracije prenose na sve elemente upravljačkog mehanizma. Uslijed izloženosti tim silama potrošni elementi, kao što su ležišta, plastične čahure, gumeni ublaživači i slično, vremenom se troše i pojavljuje se „lupanje“, odnosno nenormalni zvukovi tokom vožnje koji ranije nisu bili prisutni. Olabavljeni i istrošeni dijelovi sistema upravljanja mogu prouzrokovati nepravilno upravljanje, zbog čega vozač neprekidno okreće upravljač kako bi zadržao kretanje vozila. To dovodi do pretjeranog zamora vozača. Pored toga, ako servo sistem upravljanja radi loše, upravljanje je otežano što izaziva dodatno naprezanje vozača tokom vožnje.
Za sigurno upravljanje važno je redovno pregledavanje i održavanja sistema za upravljanje, čak i u intervalima između dva godišnja tehnička pregleda – drugim riječima, čim nešto počne „lupati, cvrčati ili škripati“. Svi uočeni problemi moraju se dijagnosticirati i popraviti praktično čim se pojave. Izostanak blagovremenog popravka ili nestručno obavljen popravak ili korištenje nekvalitetnih dijelova može dovesti do opasnog gubitka kontrole nad vozilom. Zato treba strogo pratiti upute i procedure koje propisuje proizvođač kada je riječ o redovnoj kontroli i popravcima sistema upravljanja.
Komponente sistema upravljanja su uglavnom mehaničke, tako da vizuelni pregledi i fizička mjerenja predstavljaju najveći dio posla. Međutim, zbog sve većeg broja elektroničkih dijelova u savremenim vozilima električni kvarovi postaju sve češći (senzori su također podložni habanju, što može dovesti do netačnog očitavanja, a i kablovi su podložni oštećenjima i prekidima, kao i koroziji).
Najčešći kvarovi sistema za upravljanje su:
- istrošeni kuglasti zglobovi spona i krajevi spona (uz neprijatno lupkanje ili neravnomjerno trošenje guma)
- različite deformacije spona i zupčaste letve
- pojava „lufta“ na spoju zupčaste letve i zupčanika ka volanu
- oštećenje zaštitnih gumenih manžetni
- curenje ulja iz kućišta zupčaste letve (kvar servo uređaja, obično praćen zujanjem pri okretanju volana tokom vožnje ili u mirovanju)
- istrošeni zglobovi kardanske osovine volana itd.
