Τα 3 είδη τιμονιού: Ηλεκτρικό, Steer by wire & υδραυλικό

Από το βαρύ, προ υδραυλικού συστήματος, τιμόνι έχουμε φτάσει στο τιμόνι χωρίς μηχανική σύνδεση από τις Toyota και Lexus. Πόσο εξελίχθηκε το τιμόνι, μέσα στην πάροδο του χρόνου;

Η τελευταία version με yoke τιμόνι από Toyota & Lexus του σήμερα

Όσοι έχουν οδηγήσει αυτοκίνητο προ ηλεκτροϋδραυλικής υποβοήθησης ξέρουν πόση ώρα χρειαζόσουν για να ολοκληρώσεις μία στροφή με μηχανικό τιμόνι. Σήμερα οι μανούβρες έγιναν «παιχνιδάκι» για τον οδηγό. Στην πιο σύγχρονη version του τιμονιού, δε, θα δούμε πώς δουλεύει το yoke τιμόνι χωρίς κολόνα, το οποίο λανσάρουν οι Toyota & Lexus.

Υδραυλικό σύστημα διεύθυνσης: Τι άλλαξε;

Το υδραυλικό τιμόνι αποτελεί μία από τις πρώτες μορφές «διεύθυνσης» του οχήματος, κάνοντας την εμφάνισή του στα μέσα του 19ου αιώνα. Αποτελείται από συγκεκριμένα εξαρτήματα, η συνεργασία των οποίων δημιουργεί την υδραυλική ισχύ που απαιτείται για να γυρίσει εύκολα το τιμόνι. Αναλυτικά τα εξαρτήματα:

• την αντλία παροχής υδραυλικών υγρών στο κύκλωμα
• το δοχείο αποθήκευσης του υγρού
• έναν υδραυλικό κύλινδρο
• την περιστροφική βαλβίδα ελέγχου
• το υγρό του υδραυλικού τιμονιού

Με σχήμα που θυμίζει μονοθέσιο της Formula 1, το steer-by-wire τιμόνι των Toyota και Lexus λειτουργεί χωρίς μηχανική σύνδεση, παρά με την συνδρομή ηλεκτρικών καλωδίων και σημάτων.

Πώς δουλεύουν;

Ανάλογα με τη φορά περιστροφής του τιμονιού, ανοίγουν δίοδοι εισόδου του συμπιεσμένου υγρού στον αντίστοιχο χώρο του κυλίνδρου. Η περιστροφική αντλία πτερυγίων παίρνει κίνηση από τον μοτέρ του αυτοκινήτου μέσω ιμάντα και φροντίζει να στέλνει υγρό στο κύκλωμα. Την ίδια στιγμή, η περιστροφική βαλβίδα ελέγχου καθορίζει την ποσότητα του υγρού που θα περάσει στην κρεμαγιέρα (τον άξονα της κολόνας διεύθυνσης ο οποίος καταλήγει σε έναν οδοντωτό τροχό). Στην πράξη, από την πίεση του πρόσθετου υδραυλικού υγρού αυξάνεται η ισχύς της δύναμης και περιστρέφεται ο τροχός, μειώνοντας τη δύναμη που χρειάζεται να ασκηθεί για την περιστροφή του.
 
Όταν το τιμόνι βρίσκεται σε ευθεία, η βαλβίδα ελέγχου διασφαλίζει να είναι κλειστές οι δίοδοι προς τον κύλινδρο και τα υγρά να επιστρέφουν στο δοχείο αποθήκευσής τους. Μετεξέλιξη του συστήματος υδραυλικής υποβοήθησης είναι η ηλεκτροϋδραυλική. Σε αυτή την περίπτωση, αντί για κινητική ενέργεια από τον ιμάντα, η αντλία παροχής νερού τροφοδοτείται με ηλεκτρική ενέργεια από ένα μοτεράκι.

Οι αισθητήρες που καταλαβαίνουν κάθε κίνηση του οδηγού

Μιλάμε για το επόμενο στάδιο, τη λύση που επιλέγει η συντριπτική πλειονότητα των κατασκευαστών. Το EPS (Electrically Power Steering) βασίζεται αποκλειστικά στη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας. Συγκεκριμένοι αισθητήρες που έχουν τοποθετηθεί στην κολόνα του τιμονιού λαμβάνουν πληροφορίες από τις κινήσεις του οδηγού και τις «στέλνουν» στον «εγκέφαλο» του οχήματος. Εκεί, η μονάδα ελέγχου αξιολογεί επιπλέον δεδομένα (την ταχύτητα κίνησης, τη ροπή που βάζει ο οδηγός, τη θέση του τιμονιού) και «αποφασίζει» να ενεργοποιήσει έναν ηλεκτρικό κινητήρα. Αυτός (πιθανώς τοποθετημένος και στην κολόνα του τιμονιού) βοηθά στην αλλαγή γωνιακής θέσης των τροχών, χωρίς να «κόβει» ισχύ από τον κινητήρα, αφού η υποβοήθηση δεν συνδέεται με ιμάντα στον στροφαλοφόρο άξονα, όπως συμβαίνει στην υδραυλική. ΟΚ, συγκριτικά με το υδραυλικό σύστημα το ηλεκτρικό τιμόνι υστερεί σε αίσθηση και πληροφόρηση, όμως η διαρκής εξέλιξη της τεχνολογίας έχει αναβαθμίσει το fun to drive και του συγκεκριμένου «είδους» τιμονιού.