Serwis pod patronatem magazynu
Nie ma kierowcy bez kierownicy – choć producenci usilnie pracują nad tym, by stała się ona w autach przyszłości zbędna. Póki jest, przyjrzyjmy się, jak zmieniała się przez lata.
Kierownica jest najważniejszym łącznikiem między człowiekiem a maszyną. Nie tylko pozwala kierowcy na wyznaczanie kierunku jazdy, ale również, jeśli działa prawidłowo, dostarcza mnóstwa informacji zwrotnych o zachowaniu auta – zapasie przyczepności w zakręcie, stanie nawierzchni, podmuchach wiatru itp.
Podczas testów ciągle trafiamy na samochody, w których kierownica nie daje odpowiedniego wyczucia co do właściwej prędkości w zakręcie lub prawidłowego kąta skrętu. Do dziś dostrojenie układu kierowniczego, geometrii i sił sterowania pozostaje jednym z najtrudniejszych zadań dla inżynierów zajmujących się podwoziem.
Cofnijmy się o dobre sto lat, gdy samochód był jeszcze w powijakach. W tamtych czasach nie było mowy o wyczuciu kierownicy — pewnie dlatego, że kierownica jeszcze nie została wynaleziona. Kiedy Carl Benz zaprezentował swój Patent-Motorwagen (czyli pierwszy samochód) w 1886 roku, świadomie zdecydował się na trójkołowy pojazd. Pojedyncze przednie koło umieszczone centralnie było łatwiejsze do sterowania za pomocą drążka niż dwa koła, których ruch musiał być skoordynowany.
Ważnym prekursorem był model Benz Victoria z 1893 roku z jego układem kierowniczym ze zwrotnicami. Nadal były skręcane za pomocą korby, ale to już jakiś postęp.
Benz Patent-Motorwagen | 1886 / fot. Mercedes
Auto wyścigowe Blitzen Benz | 1909 / fot. Mercedes
Auto wyścigowe Targa Florio | 1924 / fot. Mercedes
Auto wyścigowe W 25 | 1936 / fot. Mercedes
180 (W120, „Ponton”) | 1955 / fot. Mercedes
200 (W110, „Skrzydlak”) | 1965 / fot. Mercedes
ESF 22 (auto eksperymentalne) | 1973 / fot. Mercedes
F100 (prototyp) | 1991 / fot. Mercedes
Kierownica z airbagiem (przekrój) | 1992 / fot. Mercedes
SL (R129, prototyp) | 1998 / fot. Mercedes
W 1894 roku pojawił się pierwszy samochód z kierownicą. W rzeczywistości była to jedna z pierwszych innowacji w sportach motorowych, która później trafiła do produkcji seryjnej. Francuski inżynier Alfred Vacheron zastąpił na potrzeby wyścigu z Paryża do Rouen drążek kierowniczy swojego Panharda et Levassor właśnie kierownicą.
Z dzisiejszego punktu widzenia był to układ, który właściwie nie nadawał się do sportów motorowych, ponieważ był bardzo pośredni i wymagał kilku obrotów od jednego skrajnego położenia do drugiego. Jednak przy dużych prędkościach pozwalał na znacznie bardziej precyzyjne i finezyjne dozowanie kąta skrętu kół niż za pomocą dźwigni.
Początkowo powoli, ale potem coraz częściej kierownica zaczęła pojawiać się w coraz większej liczbie pojazdów i ostatecznie stała się standardem. Wkrótce kierownica zmieniła się w coś w rodzaju widocznej i wyczuwalnej wizytówki każdego samochodu. Każdy producent opracował swój charakterystyczny styl dla kierownicy, zazwyczaj wykonanej z drewnianego koła i metalowych szprych, oczywiście z logo marki na środku piasty.
TR 673 | 1932 / fot. Volvo
PV 659 | 1935 / fot. Volvo
PV 444 | 1947 / fot. Volvo
P1900 | 1956 / fot. Volvo
123 GT (Amazon) | 1967 / fot. Volvo
164 | 1968 / fot. Volvo
1800 ES | 1970 / fot. Volvo
142 GL | 1973 / fot. Volvo
780 | 1985 / fot. Volvo
400 | 1990 / fot. Volvo
Kluczową rolę odgrywa sposób połączenia kierownicy ze skręcanymi kołami. Kierownica przykręcona jest do kolumny kierowniczej. Na drugim końcu znajduje się przekładnia kierownicza, która przekształca ruch obrotowy kierownicy w ruch prostoliniowy.
W samochodach osobowych rozpowszechnił się układ kierowniczy zębatkowy, w którym koło zębate na dole kolumny kierownicy wchodzi w zazębienie z listwą zębatą i za pomocą drążków na jej końcach steruje kołami.
Wokół kierownicy szybko pojawiło się wiele dodatkowych funkcji. Jedną z pierwszych był klakson, którego przycisk do dziś znajduje się na kierownicy. Jednak zanim kierownica, obłożona coraz większą liczbą przycisków, przekształciła się w wielofunkcyjne narzędzie i uniwersalny element sterujący, minęło jeszcze kilka dekad.
Typ 3 Cabrio (Prototyp) | 1961 / fot. Volkswagen
Golf I | 1974 / fot. Volkswagen
Golf I GTI | 1976 / fot. Volkswagen
Garbus Ultima Edicion | 2003 / fot. Volkswagen
XL1 | 2014 / fot. Volkswagen
Wcześniej, w latach 60., 70. i 80., badania nad wypadkami i nowe podejście do bezpieczeństwa zmieniły kierownice i układy kierownicze. Kolumny kierownicze, które przy czołowym zderzeniu nie wbijały się już jak pale do kabiny pasażerskiej, lecz teleskopowo się składały, poprawiały bezpieczeństwo pasażerów. Podobnie nowe, spienione kierownice z dużymi powierzchniami przejmującymi uderzenia. Te ostatnie, na przykład w Mercedesie i Volvo, szybko się rozpowszechniły i wyznaczyły standard dla innych producentów.
Kolejny element bezpieczeństwa, który od lat 80. ponownie zmienił kierownicę, to poduszka powietrzna. Kierownice nagle stały się dość masywne i pozbawione ozdób.
Dopiero z biegiem lat miejsce potrzebne na poduszkę powietrzną zmniejszyło się, dzięki czemu projektanci kierownic i eksperci od systemów sterowania mogli ponownie używać kierownicy jako obiektu projektowego.
Coraz więcej funkcji koncentruje się w kole kierownicy, a niektóre samochody można obsługiwać prawie w całości za pomocą kierownicy. Kierownica może nawet zastąpić całkowicie cyfrowy kokpit ze wszystkimi elementami sterującymi i wyświetlającymi. Tak właśnie dzieje się w Formule 1 od lat. Takiej liczby funkcji i wyświetlaczy na tak małej przestrzeni nie znajdzie się chyba nigdzie indziej.
Wraz z przejściem od wprowadzonego do produkcji seryjnej już w latach 50. hydraulicznego wspomagania kierownicy na elektrohydrauliczne i elektromechaniczne wspomagania kierownicy układy kierownicze stają się coraz bardziej zróżnicowane i elastyczne. A także bardziej samodzielne: układ kierowniczy, wykorzystując asystenta parkowania, samodzielnie wprowadza samochód do najciaśniejszych miejsc parkingowych. Stosowane są automatyczne kompensacje redukujące odchylenia od wiatru bocznego i innych czynników.
Elektronicznie kontrolowany układ kierowniczy jest teraz zintegrowany z siecią systemów dynamicznych i asystujących w pojeździe. Zmienne, sprzężone z trybami jazdy przekładnie kierownicze oraz dodatkowe kierowanie tylnymi kołami zapewniają nowe możliwości. Mamy układy typu „steer-by-wire” bez fizycznego połączenia kierownicy z kołami. Stara, dobra kierownica, traci więc na znaczeniu. Ale na razie wciąż bierzemy ją w swoje ręce. Oby z radością.
Formuła BMW | 2003 / fot. BMW
Peugeot e-LEGEND CONCEPT | 2019 / fot. Peugeot
ZF/Faurecia kokpit przyszłości | 2019 / fot. ZF
Lexus LF-Z Electrified Concept | 2021 / fot. Lexus
Tesla Model S Plaid | 2024 / fot. Tesla
ZF Lifetec: nowe podejście do poduszki powietrznej. Nie wystrzeliwuje ona z piasty, dzięki temu pozostaje więcej miejsca dla przycisków. / fot. ZF Lifetec
Audi Skysphere Concept: w trybie ręcznym kierowca nadal samodzielnie korzysta z kierownicy. / fot. Audi
Audi Skysphere Concept: w trybie autonomicznym kierownica chowa się pod deską rozdzielczą. Możliwe jest to dzięki systemowi steer-by-wire. / fot. Audi
Kierownica zmieniała się w historii, także w przyszłości nie będzie wyglądać tak jak obecnie. Spójrzmy chociaż na nowy pomysł montażu poduszki powietrznej – nie wystrzeliwuje ona bezpośrednio z piasty, lecz najpierw rozkłada się za kierownicą, a następnie rozciąga się na nią. Zwalnia to miejsce na dodatkowe elementy sterowania.
Od lat myśli się też nad sposobami sterowania pojazdami autonomicznymi, w których kierownica nie jest niezbędnym elementem wyposażenia. Choć w jakiejś formie pewnie jednak zostanie, klienci mogliby nie wytrzymać takiej rewolucji.
Choć można ją wyjąć z kokpitu jednym ruchem ręki, jest niezwykle skomplikowanym podzespołem auta. Powyżej kierownica z Mercedesa-AMG Formuły 1 z 2018 roku, podobna do używanych w tym sporcie dzisiaj. To prawdziwe centrum sterowania, którym można regulować m.in. ustawienia dyferencjałów (w różnych fazach skrętu), balansu hamulców, zmienia się biegi, steruje sprzęgłem, koryguje mapy silnika itp. Aha – służy też do skręcania.
Pierwsze auta nie miały kierownicy, samochody przyszłości pewnie też będą jej pozbawione. A w najlepszym razie będzie się można bez niej obejść. Producenci samochodów oraz firmy technologiczne inwestują olbrzymie środki w systemy jazdy autonomicznej, co będzie oznaczało całkowitą zmianę podejścia do indywidualnej motoryzacji.
Cieszmy się więc tym, co mamy. Na szczęście jeszcze przez wiele lat kierownica pozostanie centralnym elementem wnętrza auta, razem z nią głównym systemem odpowiedzialnym za sterowanie autem pozostanie kierowca. Fantazja producentów co do kształtu kierownicy nigdy nie była ograniczona i to pozostaje niezmienne przez ponad sto lat.
