انواع سیستم فرمان خودرو (الکترونیکی، هیدرولیکی و مکانیکی)

معرفی انواع سیستم فرمان خودرو

حوزه الکترونیک در دهه های اخیر پیشرفت های علمی و فنی بسیاری کرده است. علاوه بر آن صنایع خودرو سازی و سایر صنایع نیز بهره ای از آن برده اند. بخش سیستم فرمان خودرو یکی از این پیشرفت ها است که وظایف مهمی نظیر تغییر مسیر و هدایت خودرو را برعهده دارد.

از جمله پارامترهای انتخاب خودرو به وسیله مشتری، نرم بودن فرمان خودرو بوده و این امر موجب شده تا در دهه های اخیر خودرو سازها توجه بیشتری به این موضوع کنند.

 

سیستم فرمان مکانیکی خودرو

این سیستم یکی از عادی ترین سیستم است که شامل پینیون، دنده شانه ای، غربیلک فرمان و ستون فرمان می باشد. حرکت دروانی غربیلک فرمان به وسیله فرمان به پینیوت رسیده و از پینیون به دنده پینیون منتقل می شود.

این حرکت در دنده شانه ای به حرکت خطی تبدیل شده و سپس به وسیله مفصل های فرمان به سمت چرخ های خودرو منتقل می گردد.

جهت چرخاندن فرمان های مکانیکی به خصوص در حالت توقف خودرو احتیاج است تا نیروی بالایی از سوی راننده به فرمان وارد شده و فرمان می بایست به وسیله هر دو دست بچرخد.

 

سیستم فرمان هیدرولیک خودرو

سیستم فرمان هیدرولیک خودرو یکی از اجزای محبوب خودرو است که هدایت و تغییر مسیر خودرو را برای راننده راحت تر می کند. در این سیستم اجزایی همچون پمپ هیدرولیک، پیستون، سیلندر، لوله های رابط، شیرهای کنترل، تسمه، فولی، مخزن روغن و … به سیستم مکانیکی افزوده شده است.

این سیستم فرمان خودرو برای عملکرد خود از موتور کمک می گیرد به همین دلیل مصرف انرژی بیشتر شده و بازدهی خودرو نیز کاهش می یابد.

در این فرمان، روغن با فشار بالایی به وسیله یک پمپ هیدرولیک به جعبه فرمان تزریق می گردد. فرمان هایی که از سیستم هیدرولیک استفاده می کنند با یک دست و به صورت نرم می چرخند.

وجود برخی معایب در سیستم فرمان هیدرولیک علی الخصوص استفاده از موتور حتی در مواقعی که فرمان خودرو هیچ حرکتی ندارد، باعث شده که محققین به فکر تولید سیستم مفیدتر و بهتر بیفتند.

سیستم الکترومکانیکی در سال های اخیر ارائه شده و به جای استفاده از موتور در آن به پمپ هیدرولیک یک موتور الکتریکی افزوده شده و باعث مستقل شدن فرمان از موتور خودرو شده است.

 

سیستم فرمان الکترونیکی خودرو

سیستم فرمان الکترونیکی خودرو با ورود خود تحول بسیاری در حوزه سیستم فرمان خودرو ایجاد کرد و عیب و نقص های سیستم هیدرولیک را برطرف نمود.

در این سیستم بین فرمان و چرخ ها هیچ رابطه ای نبوده و هنگامی که فرمان می چرخد، با ارسال دستور به چرخ ها توسط واحد کنترل الکترونیکی تغییر مسیر ایجاد می شود.

به طور کلی می توان گفت که سیستم فرمان الکترونیکی خودرو روی محور فرمان، رک و پینتون قرار دارد. در این سیستم فرمان خودرو بسیار نرم تر شده و راحت تر و سریع تر کار می کند.

 

اجزای فرمان الکترونیکی

فرمان الکترونیکی از سه بخش مهم زیر تشکیل شده که به سیستم الکترونیکی زیر افزوده می شود:

واحد کنترل الکترونیک

موتور با جریان مستقیم

سنسور گشتاور

این سه بخش ذکر شده در بالا هم می تواند در یک محفظه و هم می تواند به صورت مستقل قرار گیرد.

 

محل نصب فرمان الکترونیکی

در سه حالت فرمان الکترونیکی می تواند روی سیستم الکترونیکی نصب گردد:

نصب بر روی ستون فرمان

مجموعه سنسورها، قسمت واحد کنترل یا همان ECU و موتور DC به صورت جامع در یک محفظه جای داده شده و بر روی ستون فرمان نصب می گردند.

در نتیجه کارکرد فرمان الکترونیکی به ستون فرمان وارد می شود. حالت نصب بر روی ستون فرمان در خودروهای کوچک علی الخصوص خودروهای درون شهری که روان بودن فرمان فاکتور اصلی خصوصا در ترافیک های سنگین و پارک کردن خودرو به شمار می رود، استفاده می شوند.

 

نصب بر روی پینیون

مجموعه سنسورها، قسمت ECU و موتور DC در این حالت نیز در یک محفظه واقع می شوند اما روی پینیون نصب می گردند. حالت نصب بر روی پینیون معمولا جهت خودروهای نیمه سنگین مورد استفاده قرار می گیرد.

 

نصب بر روی دنده شانه ای

سنسورها، واحد کنترل ECU و موتور DC به صورت جداگانه بر روی فرمان نصب می گردند. به این شکل که موتور ECU و DC به صورت مستقل از یکدیگر بر روی دنده شانه ای واقع شده و سنسورها هم روی پینیون قرار گرفته است.

زیرا گشتاوری بر روی آن وجود نداشته که بتوانند سنسورها آن را حس کنند. حالت نصب بر روی دنده شانه ای برای خودروهای سنگین مناسب می باشد. در نتیجه نیرو مستقیما از موتور دی سی به دنده شانه ای وارد می شود.

 

نحوه عملکرد فرمان

در این سیستم میله پیچشی به محور فرمان وصل بوده و به وسیله سنسور گشتاور وصل شده به میله پیچشی، میزان گشتاور مستحکمی که به دلیل چرخش فرمان بین نیروهای پیچشی فرمان و چرخ های خودرو اعمال می گردد، اندازه گیری می شود.

این اندازه گیری تبدیل به سیگنال الکتریکی شده و به واحد ECU ارسال خواهد شد. واحد کنترل نیز بر اساس این داده ها از سرعت خودرو و سنسور گشتاورمیزان نیرویی که موتور الکتریکی می بایست اعمال کند را تعیین نماید.

میله پیچشی زمان فرمان گیری از میله پیچشی از سویی غربیلک و سپس گشتاور عکس العمل وارد شده از سوی تایر، قرار خواهد گرفت. دو سنسور جهت اندازه گیری میزان نیروی پیچشی و تبدیل نمودن آن به سیگنال الکتریکی مناسب است.

کارکرد سنسورها بدین صورت است که هنگامی که پیچش رخ می دهد، میزان اختلاف ولتاژ خروجی آن ها صفر می باشد. هنگامی که فرمان به سمت راست یا چپ می پیچد، در یک سنسور همزمان ولتاژ خروجی بالا رفته و در سنسور دیگر ولتاژ خروجی کم می شود.

اختلاف بین ولتاژ خروجی هر چقدر افزایش یابد، تولید نیروی اعمالی در موتور الکتریکی نیز بیشتر خواهد شد و در صورت برعکس گشتن چرخش، ولتاژ برای چرخش موتور الکتریکی نیز متغیر شده و بر اساس آن چرخ ها نیز به صورت برعکس عمل می نماید.

ECU یا همان واحد کنترل بر اساس سیگنال های گوناگونی که از سرعت و سنسورهای گشتاور دریافت می نماید و با در نظر گرفتن وضعیت خودرو در آن زمان، میزان دور مورد نیاز جهت چرخش را به موتور می فرستد. گشتاور موتور الکتریکی دی سی به وسیله چرخ دنده به محور فرمان منتقل می گردد.

بالاترین نیرو به وسیله موتور الکتریکی زمانی اعمال می گردد که خودرو در سرعت کم حرکت نماید یا روی سطح با بالاترین اصطکاک، فرمان را با سرعت چرخش می دهد.

هنگامی که سطح جاده اصطکاک داشته باشد، نیروی پایینی به وسیله موتور الکتریکی وارد و مانع از انحراف خودرو می گردد.

عواملی همانند فشار باد تایر، سرعت خودرو و سطح جاده بر میزان نیرویی که راننده جهت چرخش فرمان می بایست اعمال نماید، تاثیری ندارد.

منبع : وب سایت آموزشگاه رانندگی سبقت – سوالات آیین نامه https://questions-regulations.com