Bezpieczeństwo to między innymi sterowność. Auto ma jechać tam, gdzie my chcemy, a nie tam, gdzie je koła niosą. Auto ma błyskawicznie reagować na ruchy kierownicą. Aby tak było, przekładnia kierownicza (i cały szereg innych podzespołów) muszą działać idealnie. Jak zbudowana jest przekładnia kierownicza? Jak działa wspomaganie przekładni kierowniczej? Jakie są objawy awarii przekładni kierowniczej? Jak naprawia się przekładnie kierownicze?

Nieoficjalnie maglownica, oficjalnie przekładnia kierownicza, To podzespół mechaniczny, który przekazuje ruchy kierownicy bezpośrednio na przednie koła. Dzięki niemu samochód może skręcać. Ślimak, wał, zębatki, olej, uszczelnienia, prowadnice... To wszystko? Nie.

Manewrowanie takim prostym układem kierowania wymaga sporo siły, zwłaszcza podczas parkowania, co jest męczące. Czy można temu zaradzić? Zaradzono. Rozwiązaniem jest wspomaganie kierownicy. Najpierw stosowano hydrauliczne, potem elektrohydrauliczne, aż w końcu pojawiło się całkowicie elektryczne EPS/EPAS. Dzięki nim można kierownicą kręcić leciutko, bez odrobiny wysiłku. W zamian za to udogodnienie, wzrosło skomplikowanie konstrukcji oraz koszty podzespołu i jego naprawy.

Zgodnie z naszą zasadą, najpierw przyjrzymy się bliżej jak wygląda i jak pracuje przekładnia kierownicza. Dzięki temu będziemy wiedzieć, co może się w niej zepsuć.

Przekładnia kierownicza i wspomaganie układu kierowniczego – jak są zbudowane?

Teoretycznie istnieją dwa rodzaje przekładni – ślimakowa i zębatkowa. Pierwsza ma jednak lata świetności dawno za sobą. A druga? Jest popularna od lat. I co ciekawe, to podzespół o tak idealnej konstrukcji, że stosuje się go i w miejskich mikrusach i w kompaktach a nawet wsuper limuzynach klasy F.

Przekładnia zębatkowa jest prosta pod względem konstrukcji, zajmuje mało miejsca, jest tania w produkcji, ma doskonałą sprawność, pozwala na szybką reakcję na ruchy kierownicą, a do tego nie wymaga jakiegokolwiek serwisowania. Zgodnie z założeniem powinna wystarczyć na cały okres użytkowania pojazdu. W praktyce nie wygląda to tak różowo.

Kolo kierownicy zamontowane jest na wale kierowniczym. Wał może mieć dwa albo nawet trzy odcinki, połączone ze sobą za pomocą połączeń krzyżakowych. Po co? Wał, łączący kierownicę z przekładnią, można poprowadzić pod niemalże dowolnym kątem, co ułatwia rozplanowanie wyposażenia pod maską. Koniec wału kierowniczego znajduje się pod maską silnika i jest zakończony zębnikiem. To rodzaj koła zębatego o małej średnicy. Przekładnia kierownicza ma postać walca o małym przekroju, umieszczonego w poprzek komory silnika (bokiem do kierunku jazdy), kilkanaście centymetrów za osią kół (patrząc od przodu auta).

Wewnątrz tego walca znajduje się listwa metalowa w specjalnych prowadnicach – stąd też inna nazwa przekładni kierowniczej – listowa. Na listwie również znajdują się metalowe zęby. Ich zdaniem jest zgodna współpraca z zębnikiem na końcu wału kierowniczego.

Cała listwa oraz połączenie zębate jest szczelnie okryte gumą. W środku znajduje się smar, ułatwiający poruszanie się elementów oraz chłodzący je. Uszczelnienie chroni również wszystkie elementy metalowe przed wodą i brudem, które powodują korozję. Na końcach listwy znajdują się połączenia kulowe, do których przymocowane są końcówki drążków kierowniczych (prawy i lewy). Dalej znajdują się nakrętki, pozwalające na regulację zbieżności i końcówki drążków kierowniczych, zamocowane do zwrotnic kół, również za pomocą połączeń kulowych. Dlaczego nie można stosować połączeń sztywnych? Wtedy nie mogłoby pracować zawieszenie samochodu.

Wszystko musi się trzymać, ale musi też mieć zapewniony określony zakres ruchu.

W przekładni znajdziemy jeszcze szereg drobnych elementów dodatkowych – łożyska, ułatwiające poruszanie się wału kierownicy, śruby regulacyjne, sprężyny dociskające itd.

Jak to wszystko działa w praktyce? Najlepiej wytłumaczyć to na przykładzie:

  • Poruszamy kołem kierownicy w prawo
  • Wał kierownicy obraca się w prawo i zębnik na końcu wału obraca się w prawo
  • Zębnik porusza listwą, a listwa przesuwa się w lewą stronę (patrząc od strony kabiny)
  • Listwa porusza drążkami kierowniczymi i ich końcówkami, połączonymi ze zwrotnicami kół
  • Koła skręcają w prawo

Zębatka na listwie nie jest jednakowa na całej długości. Im dalej od centrum listwy, tym odległość pomiędzy ząbkami się zmniejsza. Znacząco ułatwia to kierowanie autem.

Jak widać po naszym opisie, przekładnia to podzespół bezobsługowy, szczelnie zapakowany w gumę i wyposażony fabrycznie w odpowiednią ilość smaru. Jednak... Ząbki się wycierają, guma się starzeje, połączenia kulowe mogą ulec wybiciu. I wtedy zaczynają się problemy.

Powyższy, opisany przez nas układ, można znaleźć pod maskami starszych i prostych aut. Obecnie w większości samochodów układ kierowniczy jest bardziej skomplikowany. Zasadnicza idea i główne elementy pozostały te same. Ale doszły dodatkowe.

Wspomaganie kierownicy ułatwia skręcanie kół, ale w taki sposób, aby kierowca nie utracił „czucia”, czyli informacji o rodzaju nawierzchni i o tym, jak bardzo koła są skręcone. Wspomaganie musi działać z określoną siłą, która jest regulowana za pomocą przepisów homologacyjnych. Ruch kierownicą uruchamia wspomaganie, a po zakończonym ruchu koła muszą wracać do ustawienia do jazdy na wprost. Awaria układu wspomagania nie może wpływać na układ kierowniczy. Tzn. auto ma mieć możliwość dalszej jazdy, tylko kierowca musi poruszać kierownicą z większą siłą. Różna musi być też siła wspomagania – mniejsza przy jeździe z dużą prędkością i większa, przy jeździe z małą.

Hydrauliczne wspomaganie kierownicy – to pierwszy układ, który pozwolił obracać kierownicą bez większego wysiłku. Układ dość ciężki, wymagający odpowiedniego serwisowania, nieco problematyczny, a także zwiększający zużycie paliwa.

Jakie elementy wchodzą w jego skład?

  • Pompa łopatkowa, umieszczona tak, aby można było ją napędzać za pomocą paska klinowego lub wieloklinowego, przenoszącego napęd z koła pasowego wału korbowego.
  • Prawy i lewy cylinder siłownika, zamontowane na przekładni
  • Przewody ciśnieniowe i wysokociśnieniowe
  • Zawór sterujący w obudowie zębnika
  • Pętla chłodząca dla płynu
  • Zbiornik płynu
  • Tarcza, dzieląca wnętrze przekładni kierowniczej na dwie komory
  • Płynny czynnik wykonawczy – olej wspomagania

Jak to działa? Pompa wytwarza ciśnienie płynu wspomagania. Płyn pod wysokim ciśnieniem trafia do zaworu sterowania, pokonując po drodze pętlę chłodzącą. Jeśli skręcamy – olej trafia do cylindra siłownika, zamocowanego po jednej albo po drugiej stronie listwy. Jeśli jedziemy na wprost – olej wraca z zaworu sterującego z powrotem do zbiorniczka.

Podstawową wadą takiego układu było to, że pompa była duża, trzeba było ją montować przy silniku i pracowała przez cały czas, przez co zwiększała zużycie paliwa. Dlatego wprowadzono nowszą odmianę układu.

Elektrohydrauliczne wspomaganie kierownicy różni się od hydraulicznego tym, że pompa hydrauliczna napędzana jest przez silnik elektryczny. Działa on wtedy, kiedy trzeba – gdy kierowca rusza kierownicą. Do tego można regulować ciśnienie płynu, sterując obrotami silnika elektrycznego.

Trzeci układ to elektryczne wspomaganie kierownicy, zwane EPS lub EPAS. To układ zblokowany, w którym nie ma żadnych płynów, zatem niewymagający serwisowania. Ale w razie awarii – wymieniany w całości, co się wiąże z dużymi kosztami. Zaczęto go stosować pod koniec lat osiemdziesiątych, głównie w „Japończykach”. Dziś układ ten dominuje pod maskami aut, bo zabiera niewiele miejsca i jest po prostu dobry. Poza tym w autach luksusowych (i nie tylko) stosuje się coraz częściej systemy autonomicznego parkowania. I tylko EPS/EPAS da sobie z tym radę.

EPS jest bardzo małe i lekkie, a silnik wspomagania i sterownik najczęściej montowany jest na wale kierownicy. EPS działa tylko wtedy, gdy trzeba – i pobiera niewielkie ilości energii.

Jak zbudowane jest elektryczne wspomaganie kierownicy EPS/EPAS? Składa się z:

  • Sterownika elektronicznego
  • Silnika elektrycznego na prąd stały
  • Magnetoindukcyjnego czujnika momentu obrotowego, zamontowanego do wału kierownicy

Dodatkowo korzysta ze wskazań czujnika prędkości jazdy w skrzyni biegów.

Jak działa elektryczne wspomaganie kierownicy? Kiedy kierowca porusza kierownicą, czujnik stwierdza przestawienie i mierzy jego stopień. Następnie wysyła sygnał do sterownika. Sterownik pobiera dodatkowe informacje o prędkości jazdy. Na mocy zebranych danych o prędkości jazdy,  prędkości obrotu kierownicy (im szybszy ruch kierownicą, tym szybciej musi działać wspomaganie) i kącie wychylenia kierownicy, steruje pracą silnika elektrycznego, dobierając odpowiednie napięcie. Silnik wspomaga ruchy wału kierowniczego, a całość działa już dalej w sposób standardowy – zębnik przesuwa listwę w jedną albo w drugą stronę.

Awarie przekładni kierowniczych oraz układów wspomagania

Jakie są objawy awarii przekładni kierowniczej:

  • Problemy z łagodnym obrotem koła, zacięcia, opór przy obracaniu kołem
  • I odwrotnie, wyczuwalny bardzo duży luz
  • Wszelakiego typu hałasy, drgania, zgrzyty w trakcie skręcania kół

Co tu może się zepsuć? Już mówimy: 

  • Guma nie jest wieczna, kiedy zacznie parcieć, straci swoją szczelność. Wówczas z przekładni może wyciekać smar, a do niej samej może zacząć dostawać się woda. Co mamy wówczas? Zatarcie i postępującą korozję.
  • Intensywna eksploatacja powoduje, że w układzie pojawiają się rożnego rodzaju luzy. Jak wspomnieliśmy wcześniej, przy budowie przekładni, są w niej różne śruby regulacyjne. Czasami to wystarczy, aby przywrócić układowi sprawność.
  • Połączenia krzyżakowe na wale kierowniczym – zużywają się, łapią luzy, podgryza je korozja
  • Ścierają się ząbki na listwie
  • Wycierają się tuleje prowadzące listwę wewnątrz przekładni
  • Wybijają się połączenia kulowe na końcach listwy, łączące ją z drążkami kierowniczymi
  • Zatykają się kanały olejowe

Jaka jest trwałość maglownicy? Powinna wytrzymać 150 – 200 tys. km, a niekiedy więcej. Ale są auta w których montowano części fatalnej jakości – przykładem jest Nissan Micra K12, w którym maglownice psuły się już po ok. 70 tys. km przebiegu.

Co ma wpływ na przyspieszone zużycie przekładni kierowniczych?

  • Jazda po nierównościach i częste skręcanie kół w jej trakcie
  • Szybkie podjeżdżanie pod wysokie krawężniki ze skręconymi kołami
  • Kręcenie kołami w miejscu
  • Stosowanie nieodpowiednich obręczy kół – innych, niż zaleca producent auta

Czy uszkodzona przekładnia ma wpływ na bezpieczeństwo jazdy? Ogromny. Jak można uniknąć wypadku albo choć ominąć dziurę w jezdni, gdy podstawowy mechanizm, odpowiedzialny za sterowanie autem zacina się, blokuje albo ma ogromny luz?

Wybicie przegubów kulowych, mocujących do przekładni drążki kierownicze, może doprowadzić do odpięcia albo złożenia koła i  tragicznego wypadku.

Dlatego zawsze, w przypadku objawów uszkodzenia przekładni, należy jak najszybciej odwiedzić warsztat. Najszybciej wizytę można umówić na Motointegrator.com

W przypadku awarii układu wspomagania można jeździć dalej, ale trzeba liczyć się z tym, że jazda nie będzie komfortowa. Trzeba będzie bowiem kręcić kierownicą z bardzo dużą siłą. A to w przypadku wielu osób, nieprzyzwyczajonych do jazdy bez wspomagania, również może doprowadzić do wypadku.

Jakie są objawy awarii wspomagania hydraulicznego i elektrohydraulicznego?

  • Wycie i gwizdy pompy spod maski
  • Utrudnione skręcanie w obie albo w jedną stronę, zacięcia wspomagania
  • Całkowity brak wspomagania

Powodów może być wiele – zbyt mała ilość płynu i całkowity brak płynu (na skutek wycieków), zapowietrzenie układu, awaria pompy, niska wydajność pompy, zerwanie paska wieloklinowego albo zbyt mały jego naciąg.

Jakie są objawy awarii elektrycznego wspomagania EPS/EPAS?

  • Przerwy w działaniu wspomagania
  • Całkowity brak wspomagania
  • Zapalenie się kontrolki ostrzegawczej na desce rozdzielczej

Najczęstsze powody to przepalenie bezpiecznika, przegrzanie układu (na skutek intensywnego manewrowania w mieście, albo kręcenia w miejscu), uszkodzenie któregoś z czujników, przerwanie przewodów itd.

Naprawa przekładni kierowniczej oraz układów wspomagania – jak to się robi i jakie są koszty?

Wszystko zależy od rodzaju uszkodzenia. Niekiedy wystarcza regulacja albo wymiana poszczególnych, uszkodzonych elementów. Można wymieniać np. listwy zębate, w których starły się ząbki, albo przeguby kulowe. Jednak jeśli dojdzie do uszkodzenia np. elementów prowadzących listwę, naprawa jest nieopłacalna. Wówczas trzeba liczyć się z zakupem nowej przekładni zębatej.

Ceny nowych przekładni (bez wspomagania):

  • VW Golf II – 300 zł
  • Peugeot 306 – 700 zł
  • BMW 3 E36 – 1500 zł
  • Fiat Seicento – 1400 zł

W przypadku awarii samego układu wspomagania hydraulicznego można wymieniać poszczególne elementy, np. nieszczelny zbiornik, przewody wysokiego ciśnienia (15 – 50 zl) lub samą pompę hydrauliczną. Natomiast nie ma możliwości wymiany elementów układu wspomagania elektrycznego.

Nic zatem dziwnego, że w przypadku przekładni ze wspomaganiem, bardzo dużą popularnością cieszy się usługa regeneracji przekładni kierowniczych.  Cena – zależna od stopnia uszkodzenia. 150 – 700 zł w przypadku przekładni ze wspomaganiem hydraulicznym i 150 – 800 zł przy przekładni z EPS.

Spójrzmy jeszcze, ile kosztują nowe przekładnie ze wspomaganiem – na początek hydraulicznym

  • BMW 3 E36 – 3400 zł
  • BMW 5 E39 – 4500 zł
  • Fiat Palio/Siena – 2600 zł
  • Seat Cordoba I – 3500 zł
  • Opel Astra G – 2600 zł
  • Citroen C3 – 5500 zł
  • Audi A4 – 4400 zł

...i maglownica w samochodzie, ze wspomaganiem elektrycznym

  • Kia CEED – 9900 zł
  • Suzuki Alto – 5100 zł
  • Peugeot 1007 – 7700 zł

Jak widać, ceny nowych przekładni mogą być nawet horrendalne. Nic zatem dziwnego, że

większość kierowców kieruje się przede wszystkim do firm, zajmujących się regeneracją.

Przy wymianie maglownicy warto wymienić również drążki kierownicze oraz końcówki drążków. To elementy niedrogie, a mające ogromny wpływ na bezpieczeństwo. Niezbędna będzie też regulacja geometrii zawieszenia.

Kiedy w naszym aucie zacznie szwankować maglownica albo wspomaganie – pamiętajmy, że im szybciej odwiedzimy warsztat, tym większe są szansę na naprawę, a nie na konieczność wymiany. A poza tym pamiętajmy o swoim bezpieczeństwie.

Specjalistów od przekładni kierowniczych znajdziemy w ciągu kilku chwil na Motointegrator.com

Artykuły powiązane