سیستم فرمان خودرو (بخش دوم)

سیستم فرمان خودرو، وظیفه کنترل جهت خودرو را بر عهده دارد. نیروی دست راننده با ضریب تقویت 20 از غربیلک فرمان به چرخ‌ها منتقل می‌گردد به نحوی که نیروی دست راننده 20 برابر شده و جابجایی آن یک بیستم می‌گردد. به منظور سهولت در فرمان دهی و از بین بردن تاخیر در فرمان‌دهی، امروزه کمتر از سیستم فرمان مکانیکی استفاده می‌گردد و سیستم‌های کمکی فرمان شامل سیستم‌های هیدرولیکی، الکتروهیدرولیکی و برقی نیروی دست راننده را تقویت می‌کنند.

انواع سیستم فرمان خودرو :

• سیستم فرمان مکانیکی یا دستی
• سیستم فرمان هیدرولیکی
• سیستم فرمان الکتروهیدرولیکی
• سیستم فرمان برقی

سيستم فرمان مكانيكی يا دستی:

در اين سیستم نيروی دست راننده از طريق غربيلك فرمان ، جعبه فرمان و مكانيزم فرمان افزايش يافته و مقدار افزايش آن با توجه به نوع خودرو بين 15 تا 30 برابر بوده و به چرخ ها منتقل مي‌شود در اين صورت جابجايي چرخ‌ها نيز نسبت به جابجايي دست راننده یک بر  سی تا یک بر پانزده مي‌باشد. در اين وضعيت هيچ نيرويي به دست راننده كمك نمي كند .
این نوع سيستم فرمان مكانيكی يا دستی در خودروهای پيكان ، پرايد ، نيسان وانت و… مورد استفاده گرفته است .

سيستم فرمان هيدروليكی:

در اين حالت با توجه به شكل (1) اجزاء زير به سيستم فرمان دستی اضافه می شود :

الف) پمپ هيدروليك
ب) مجموعه شير هيدروليك كنترلی
ج) سيلندر و پيستون قدرت

1- سيلندر و پيستون قدرت 2- لوله هاي فلزي روغن هيدروليك پر فشار 3- مجموعه شير هيدروليك كنترلي 4- لوله هاي هيدروليك پرفشار و کم فشار انعطاف پذير 5- مخزن روغن هيدروليك 6- پمپ هيدروليك 7- پولي 8- بازوی فرمان ( شغالدست ) 9- جعبه فرمان شانه‌اي

شكل 1- ساختمان سیستم فرمان هيدروليكی

پمپ هيدروليك سیستم فرمان خودرو

بوسيله تسمه، نيروي مورد نياز خود را از ميل لنگ دريافت كرده و فشار روغن هيدروليك را افزايش می‌دهد . اين روغن پرفشار از طريق مجموعه شير هيدروليك كنترلی (3)  با سيلندر و پيستون قدرت (1) ارتباط برقرار می کند .
پيستون قدرت، به چرخ دنده‌ی شانه‌ای جعبه فرمان متصل مي‌باشد . در حالت عادی كه فرمان در حالت مستقيم است مجرا ی ورود و خروج روغن از طريق مجموعه شير (3) به يكديگر وصل بوده ، بنابراين روغني كه توسط پمپ ارسال مي‌گردد ، دوباره به مخزن هيدروليك (5) باز مي‌گردد ، هنگامي كه راننده غربيلك فرمان را مي‌چرخاند ، مجموعه شير هيدروليكی (3) عمل كرده و روغن پرفشار را به يك سمت پيستون قدرت (1) ارسال كرده و روغن كم فشار سمت ديگر پيستون قدرت پس از عبور از مجاري مجموعه شير هيدروليكی به مخزن روغن هيدروليك باز مي‌گردد .
چنانچه راننده غربيلك فرمان را درجهت مخالف بچرخاند ، مجاری روغن پر فشار و روغن كم فشار درون مجموعه شير هيدروليك برعكس شده و محل اعمال روغن پر فشار و كم فشار در پيستون و سيلندر قدرت برعكس می‌شود و بنابراین شانه‌ای در جهت عکس حالت قبل حرکت کرده و از این رو چرخ‌ها در جهت عکس حالت قبل دوران می‌کنند .
در هر صورت با اعمال روغن پر فشار به پيستون قدرت ، پيستون قدرت متصل به شانه حركت خطي كرده و با حركت شانه‌ای ، مكانيزم فرمان نيز حركت نموده و چرخ‌ها به سمت چپ يا راست دوران مي‌كنند . سيستم فرمان هيدروليكی در خودروهاي پژو ،تندر 90 ، زانتيا، هيوندای ( ورنا ،آوانته و…) و … مورد استفاده قرار گرفته است .

معایب سيستم فرمان هيدروليكی :

•  تعداد قطعات سيستم زياد بوده و به دليل استفاده از روغن هيدروليك و سيستم هيدروليكی علاوه بر وزن زياد آن ، تميزي آن نيز كم مي باشد .
•  بايد توجه داشت كه در سرعت های زياد به جهت تغيير مسير خودرو ، تغيير زاويه ای در حدود چند درجه براي چرخ ها كفايت مي كند و از آنجايي كه در هنگام حركت ، بار چرخ هاي جلو نيز اندكي كم مي شود ، گشتاور مورد نياز جهت تغيير زاويه چرخ ها كم مي باشد .

از اين رو در اينگونه موارد ، نیاز مبرم به سيستم هيدروليك نیست ولی در تمامی شرایطی که سرعت خودرو زیاد بوده و نیازی به استفاده از سیستم هیدرولیک نمی باشد ، پمپ هیدرولیک همچنان در حال کار است و این موضوع باعث تلف شدن مقداری از انرژی موتور ، افزایش مصرف سوخت و مستهلک شدن قطعات پمپ هیدرولیک می گردد ، لذا با استفاده از سیستم هاي فرمان الكتروهيدروليكي و الكتريكي علاوه بر از بین رفتن عیوب فوق ، می توان به راحتی پارامترهای مهم دیگر (مانند سرعت خودرو و غیره) نیز در فرآیند فرمان دهی خودرو لحاظ نمود تا منجر به پایداری مطلوب تر خودرو به خصوص در سرعت های بالا گردد .

سيستم فرمان الكتروهيدروليكی |Electro-hydraulic power – assisted:

به جهت حذف مشكل فوق در برخي خودروها مانند رنو مدل مگان و مزدا 3 ، از سيستم الكتروهيدروليكي استفاده مي گردد . در اين صورت سيستم هيدروليك فقط در فرمان های با چرخش زياد فعال می شود و پمپ هيدروليك نيز نيروي خود را از موتور الكتريكي دريافت مي كند . بنابراين در زواياي كوچك فرمان و در هنگام عدم فرمان دهي ، موتور الكتريكی خاموش بوده و پمپ هيدروليك نيز عمل نكرده و در اين  حالت ها انرژی توسط سیستم فرمان مصرف نمی شود .

سيستم فرمان برقی خودرو (الکتریکی):

در اين حالت هر دو عيب الف و ب حذف شده و يك موتور الكتريكي به پينيون جعبه فرمان شانه ای وصل مي باشد و سيستم هيدروليك ، به طور كامل حذف می شود . در اين صورت در هنگام فرمان دهي با زواياي زياد موتور الكتريكي روشن شده و به دست راننده كمك می كند و درساير اوقات خاموش بوده و از به هدررفتن انرژي موتور و افزايش مصرف سوخت جلوگيري مي کند.
لازم به ذكر است كه در سيستم های فرمان هيدروليكی و الكتريكی مي توان از الگوريتم هاي پيچيده تری در جهت كنترل حركت خودرو استفاده نمود ، به نحوي كه تاثير سرعت خودرو ، دور موتور بار روي چرخ هاي جلو ، شعاع انحناي پيچ و غيره نيز مد نظر قرار گيرد .
در برخي خودروها از سيستم هاي چهار چرخ فرمان ده، استفاده می شود . در اين صورت در سرعت های كم و زوايای فرمان زياد ( مانند دور زدن ) چرخ هاي عقب و جلو برعكس هم دوران كرده و بنابراين شعاع دايره گردش خودرو كاهش يافته و خودرو به راحتي دور مي زند ، در حالی كه در سرعت هاي زياد و زواياي فرمان كم چرخ‌های عقب و جلو در جهت يكديگر دوران كرده و از فرمان پذیری ناگهانی خودرو جلوگیری نموده و باعث فرمان پذیری ملایم و تدریج خودرو شده و از این رو باعث پايداری خودرو مي گردد .