Dzięki zastosowaniu napędu przekładni za pomocą silnika elektrycznego oraz zaadoptowania sterownika który dobiera siłę wspomagania, elektromechaniczna przekładnia kierownicza stała się nieodzownym elementem wykonawczym układów bezpieczeństwa. Systemy takie jak ADAS wykorzystują  korektę toru jazdy bazując właśnie na funkcjonalności tego typu przekładni.

Czy jednak osiągnięcie całkowitej bezobsługowości przekładni kierowniczych dzięki braku podzespołów hydraulicznych (pompa, zbiornik, przewody) oraz napędu samej pompy wyeliminowały praktycznie ryzyko ich awarii?. W pewnym stopniu tak, choć pojawiło się nowe zagrożenie dotyczące uszkodzenia wrażliwej elektroniki. Czujniki i elementy wykonawcze elektromechanicznych przekładni kierowniczych, a przede wszystkim sterownik układu to podzespoły wrażliwe na wstrząsy, zanieczyszczenia (brud, pył) jak i wahania temperatury. Praktyka warsztatowa potwierdza iż przypadki awarii sterowników  w tego typu przekładniach nie należą do rzadkości.

Na wstępie warto przedstawić szczegóły dotyczące budowy i działania dwóch popularnych typów przekładni elektromechanicznych czyli przekładni typu Belt Drive i Dual Pinion.

Przekładnia kierownicza typu Belt Drive (ilustracja 1) znalazła szerokie zastosowanie w pojazdach takich marek jak: Volkswagen, Ford i BMW. Działanie przekładni bazuje na napędzie tocznej przekładni śrubowej przez silnik elektryczny za pomocą paska zębatego. Realizacja tego typu napędu pozwala zaadoptować do tej przekładni wiele funkcji korygujących zadany tor jazdy. Na podstawie takich parametrów jak: prędkość obrotowa silnika, kąt skrętu i moment obrotowy koła kierownicy oraz  prędkość jazdy samochodu elektroniczny sterownik przekładni wyznacza niezbędną wartość siły wspomagania.

Funkcje wspomagające kierowcę są wykonywane na podstawie wymiany danych między sterownikiem przekładni a sterownikami: silnika, systemu ESP/ABS, automatycznej skrzyni biegów za pośrednictwem magistrali CAN napędu.

Przekładnia kierownicza typu Dual Pinion (ilustracja 2) została skonstruowana z uwzględnieniem współpracy dwóch zębników: głównego i wspomagającego, przy czym zębnik główny przesuwa zębatkę na podstawie obrotu koła kierownicy. Rolą zębnika wspomagającego jest zapewnienie odpowiedniej siły wspomagania uzyskiwanej dzięki wykorzystaniu silnika elektrycznego który napędza przekładnię ślimakową przesuwającą zębatkę.

Nad doborem siły wspomagania „czuwa” sterownik przekładni który dodatkowo może dokonywać niezbędnych korekt toru jazdy lub wykonywać funkcję aktywnego prostowania kół pojazdu. Wymiana informacji pomiędzy sterownikiem przekładni kierowniczej a pozostałymi sterownikami odbywa się za pośrednictwem magistrali CAN napędu.
W trybie awaryjnym gdy uszkodzeniu ulegną czujniki układu lub sam sterownik, przekładnia typu Dual Pinion może pracować w dalszym ciągu (w trybie bez wspomagania) gdyż istnieje stałe mechaniczne połączenie koła kierownicy z zębnikiem głównym przekładni. Obydwie przedstawione przekładnie posiadają dodatkowo czujniki temperatury monitorujące stan termiczny mechanizmu, więc gdy temperatura wnętrza przekładni przekroczy pułap 100 ⁰C sterownik ogranicza siłę wspomagania.

Podsumowując, współczesnych przekładni kierowniczych nie ominęła elektroniczna ewolucja i wyposażone w czujniki, nastawniki oraz sterownik stały się częścią cyfrowego eko-systemu pojazdu. Ich skomplikowana budowa wymaga zaangażowania w procesie diagnostyki i wykorzystania sprzętu takiego jak tester czy też oscyloskop.

Na początku artykułu zostało zasygnalizowane iż awarie sterowników przekładni nie należą do rzadkości, więc poniżej przedstawiony zostanie przykład dotyczący usterki przekładni kierowniczej w samochodzie Porsche Macan i krokach które pozwoliły znaleźć przyczynę nieprawidłowości.

Właściciel Porsche zjawił się w warsztacie już kilka godzin po tym jak na desce rozdzielczej (ilustracja 3) pojawił się komunikat mówiący o ograniczeniu  siły wspomagania układu kierowniczego.

Z relacji klienta wynikało że usterka nastąpiła nagle i nie była poprzedzona żadnymi okolicznościami.

Po podłączeniu urządzenia diagnostycznego i przeprowadzeniu globalnego odczytu mechanik zwrócił uwagę na grupę kodów usterek mogącej świadczyć o poważnej awarii przekładni kierowniczej (ilustracja 4).

Interpretacja kodów usterek bazująca na dokumentacji producenta nie napawała większym optymizmem. Równoczesne zakłócenia sygnału z dwóch sensorów momentu obrotowego, brak sygnału z czujnika kąta skrętu, problemy z zasilaniem – wszystkie te symptomy wskazywały na uszkodzenie sterownika przekładni kierowniczej.

Warsztat dodatkowo sprawdził wiązkę przewodów, zweryfikował zasilanie przekładni (ilustracja 5) i za pomocą oscyloskopu przeprowadził pomiar transmisji magistrali CAN (ilustracja 6).

Diagnostyka przyniosła pozytywne rezultaty, po wymianie sterownika przekładni układ Servotronic został naprawiony. Usterka w opisywanym pojeździe wystąpiła przy przebiegu bliskim 223 tys. km.

Przy wymianie przekładni elektromechanicznych typu Belt Drive i Dual Pinion niezbędne staje się zaprogramowanie charakterystyk które zostają później zapisane w pamięci sterownika. Charakterystyki  uwzględniają takie parametry jak: masa pojazdu, wersje wyposażenia czy opcjonalnie asystę wspomagania dla osoby niepełnosprawnej.

Chcesz być na bieżąco z informacjami? Obserwuj nas w wiadomościach Google: