سيستم فرمان خودرو | بخش اول

سيستم فرمان خودرو | بخش اول

براي كنترل جهت حركت خودرو به صورت مطلوب و پايدار از سيستم فرمان استفاده مي شود .

جهت دستيابي به اين امر مهم ، مطابق شكل (1)، خودرو بايد حول يك مركز آني دوران، دوران نمايد .

شكل 1-مركز آني دوران خودرو و اصل آكرمان

 

چنانچه روابط رياضي حاكم بر شكل (1) نوشته شود ، قانون آكرمان[1] مطابق رابطة (1-4) استخراج مي شود . [1] Ackermann

با توجه به شكل (1) و رابطة (1-4) ، ملاحظه مي شود كه در زواياي فرمان زياد و به جهت پايدار حركت كردن خودرو روي مسيرهاي منحني ، زاوية گردش چرخ داخل پيچ ( دلتا i) بيشتر از زاوية گردش چرخ خارج پيچ دلتا A,O مي باشد .

رابطه آكرمان اصلي ترين معيار طراحي مكانيزم فرمان مي باشد و منجر به طراحي و ساخت دو نوع مختلف از مكانيزم فرمان مطابق شكل هاي (2) و (3) مي شود.

1-میلة واسط فرمان (ميل فرمان بلند) 2-مفصل بازوي هرزگرد 3-بازوي هرزگرد4-ميلة قابل تنظيم فرمان(ميل فرمان كوتاه) 5-غربيلك فرمان 6-ستون فرمان 7-جعبه فرمان 8-بازوي هزارخار يا Pitman 9-طبق 10-بازوي فرمان Knuckle Arm ( شغالدست )  11-محور گردش چرخ (king pin)

شكل 2- مكانيزم فرمان با استفاده از جعبه فرمان ساچمه درگردش

 

با توجه به شكل (2-4) ، از جعبه دنده نوع ساچمه در گردش[1] استفاده شده است ، كه تقريبا بهترين نوع جعبه فرمان مي باشد . مكانيزم استفاده شده در سيستم فرمان نيز داراي ميله ها و مفاصل زياد بوده بنابراين داراي عملكرد بسيار مطلوبي مي باشد و پايداري خودرو با اين نوع مكانيزم فرمان بسيار مطلوب و مورد قبول مي باشد . اين مكانيزم در خودرو های پيكان ، شولت ، نيسان وانت ، مزدا وانت و با كمي تغييرات در تمامي كاميون ها و اتوبوس ها استفاده شده است . [1] Recirculating Ball

1- غربيلك فرمان 2- ستون فرمان 3- مفصل چهار شاخه اي بالايي 4- شفت فرمان 5- مفصل چهار شاخه اي پاييني 6- شفت پينيون 7- چرخ دنده شانه اي[1] 8- پوسته جعبه فرمان 9- ميلة قابل تنظيم فرمان 10- محل اتصال جعبه فرمان به بدنة خودرو  11- بازوي فرمان (شغالدست) 12- طبق 13- محور گردش چرخ  14-محور چرخ (سگدست) (Knuckle Arm)

شكل 3- مكانيزم فرمان با استفاده از جعبه فرمان چرخ دنده شانه اي (Rack and pinion)

 

با توجه به شكل (3) ، كه از جعبه فرمان شانه اي استفاده شده است ، ملاحظه مي گردد كه عضو شانه اي به عنوان يكي از ميله هاي مكانيزم فرمان عمل كرده و بنابراين مكانيزم ساده تر و ارزان تر شده ، ضمن آنكه فضاي زيادي نيز اشغال نمي كند . از اينرو در خودروهاي امروزي اين مكانيزم به صورت فراگيري در خودروهاي مختلف مانند پرايد ، پژو ، زانتيا و … استفاده شده است .

شکل (4) ساختمان داخلی جعبه فرمان ساچمه در گردش را نشان می دهد.

1- ساچمه 2- لوله هاي برگشت ساچمه ها 3- خار حلقوي 4- كاسه نمد 5- مهرة قفلي 6- مهرة تنظيم 7- بلبرينگ یا ياتاقان های مارپيچ 8- پيچ تنظيم 9- دنده هاي مخروطي تاج خروسی 10- مارپيچ 11- مهره به صورت چرخ دنده شانه اي ( قرقري) 12- تاج خروسي 13- شفت  Pitman -14 ياتاقان غلتكي سوزني 15- كاسه نمد 16- بازوي Pitman

شكل 4- ساختار جعبه فرمان ساچمه در گردش

 

مطابق شكل (4) ، با دوران غربيلك فرمان توسط راننده ، مارپيچ فرمان دوران نموده و از آنجايي كه توانايي حركت محوري ندارد ، كل حركت خود از طريق ساچمه ها (10) به مهرة (11) منتقل مي کند . از آنجايي كه مهره توانايي چرخش ندارد ، با دريافت حركت دوراني از مارپیچ ، مهره فقط حركت خطي مي كند . حركت خطي مهره از طريق دندانه هاي ايجاد شده برروي سطح خارجي مهره (9) به شفت (Pitman ) (13) منتقل مي شود . شفت (Pitman) (13) دوران كرده و حركت دوراني خود را به بازوي هزارخار يا بازوي (pitman) (16) داده و از آنجا نيرو و جابجايي به مكانيزم فرمان اعمال شده و باعث دوران چرخ ها مي گردد .

در اين جعبه فرمان با استفاده از ساچمة بين مارپيچ و مهره ، نيروي اصطكاك به حداقل ممكن رسيده و بازده جعبه فرمان افزايش مي يابد . همانگونه كه ذكر شد ، اين جعبه فرمان يكي از بهترين جعبه فرمان هاي مورد استفاده در خودروهاي سواري و تجاري[1](كاميون ، اتوبوس و …)  مي باشد .

شکل (5) ساختمان داخلی جعبه فرمان ساچمه در گردش را نشان می دهد . [1] Commercial vehicle

1- محفظه يا هوزينگ شانه اي 2- محل اتصال جعبه فرمان به بدنة خودرو 3- هوزينگ پينيون 4- پينيون 5- شانه اي 6- تكيه گاه قابل تنظيم براي كنترل لقي بين پينيون و شانه اي 7- گردگير 8- فنر 9- نشيمنگاه كروي 10-مفصل كروي 11- هوزينگ و مهرة مفصل كروي 12- فنر 13- شيم يا واشر با ضخامت هاي متفاوت جهت كنترل لقي بين پينيون و شانه اي 14-درپوش 15- ميلة قابل تنظيم فرمان 16- ياتاقان  شانه اي از نوع بوش 17- مجراي عبور هوا 18- انتهاي ديگر محفظه يا هوزينگ

شكل5- ساختمان جعبه فرمان چرخ دنده شانه اي

 

با توجه به شكل (5) ، با دوران غربيلك فرمان ، پينيون (4) دوران كرده و بنابراين چرخ دنده شانه اي (5) حركت خطي به سمت چپ و راست انجام مي دهد . حركت خطي شانه اي از طريق ميله هاي قابل تنظيم فرمان (15) به بازوي فرمان ( شغالدست ) و از آنجا به محور چرخ (سگدست) منتقل شده و چرخها به سمت چپ و راست دوران مي كنند .

اين نوع جعبه فرمان بسيار ساده و ارزان قيمت بوده و فضاي كمي را اشغال مي كند ، از اينرو براي خودروهاي محرك جلو كه موتور نيز به صورت عرضي نصب شده است و با محدوديت فضاي محفظه موتور وجود دارد ، بسيار مناسب مي باشد . از اين رو در اكثر خودروهاي امروزي ، از این نوع جعبه فرمان استفاده می شود .

ادامه دارد.

نویسنده صیاد نصیری

گروه فنی مهندسی اِیمِگ