فرمان هاي مکانيکي
فرمان هاي مکانيکي:
امروزه پيشرفت هاي علمي و فني در تمام زمينه ها تحقق يافته و اين امر شامل صنايع خودرو سازي و صنايع وابسته نيز شده است.يکي از اين صنايع و اجزاي وابسته،قسمت فرمان خودرو است که وظيفه ي خطير هدايت خودرو از طريق آن انجام مي شود.
براي تغيير مسير خودرو از سيستم فرمان استفاده مي شود.لذا مجموعه ي تشکيل دهنده ي اين سيستم نقش مهمي در خودرو به عهده دارد.معمول ترين اين سيستم ها،سيستم دنده شانه اي و پينيون است،به طوري که پينيون حرکت دوراني داشته و دنده شانه اي حرکت خطي انجام مي دهد.در اين حال پينيون حرکت دوراني غربيلک فرمان را به دنده شانه اي انتقال داده،دنده شانه اي نيزحرکت خطي را از طريق مفصل ها به چرخ هاي خودرو انتقال مي دهد.
کار دستگاه فرمان هدايت مطلوب خودرو در مسير دل خواه راننده است دستگاه فرمان از سه قسمت اساسي تشکيل شده است الف : فلکه فرمان و مارپيچ ب: جعبه فرمان ج: اهرم بندي کار فلکه فرمان انتقال دادن نيروي دست راننده به مارپيچ فرمان است کار جعبه فرمان تبديل گشتاور است يعني گشتاور کمي که راننده به فلکه وارد مي کند در جعبه فرمان به گشتاور زيادي که براي به حرکت دراوردن چرخهاي جلو مورد نياز است تبديل مي شود در جعبه فرمانهاي مکانيکي تبديل گشتاور فقط از نوع مکانيکي است و نسبت بين چرخ دندهاي مارپيچ و تاج خروسي تعيين کننده ي ميزان گشتاور تبديل شده است.
انواع جعبه فرمان مکانيکي:
جعبه فرمان کشويي : در اين نوع جعبه فرمان ميل مارپيچ به چرخ دنده ي کوچکي متصل مي شود که مارپيچ فرمان به حساب مي ايد و با فلکه فرمان حرکت دوراني مي کند به اين قطعه پينيون گفته مي شود پينيون با يک ميله ي بلند دندانه دار شانه اي درگير مي شود اين ميله همان ميل بلند فرمان در ذوزنقه فرمان است.
طرز کار : با حرکت دوراني فلکه فرمان و پينيون ميل شانه اي به صورت خطي حرکت مي کند اين حرکت به اهرم هاي چرخ)شغال دست( انتقال يافته چرخها را حول محورشان که سيبکي هستند به دوران در مي اورد براي انکه ميل فرمان شانه اي با پينيون در تماس مطمئن قرار گيرد ميله ي شانه اي فرمان را در داخل لوله اي قرار داده دو انتهاي ان را ياتاقان بندي کرده اين ياتاقانها که بوش راهنما هستند ميل شانه اي را در خط مستقيم نگه مي دارند تا فاصله ي ان با پينيون حفظ شود علاوه بر بوش هاي دو طرف محلي براي تنظيم لقي شانه و پي نيون طراحي مي شود اين محل به بوش تنظيم معروف است که فنري شانه اي را به پينيون اتصال مي دهد.
جعبه فرمان حلزوني تاج خروسي :
در اين نوع جعبه فرمان يک مارپيچ حلزوني به کار رفته که با فلکه فرمان حرکت دوراني مي کند مارپيچ با چرخ دندانه دار دايره شکلي درگير مي شود و حرکت فلکه ي فرمان را به چرخ دندانه دار انتقال مي دهد اهرم هزار خار که به ميل فرمان حرکت خطي مي دهد به اين چرخ دندانه دار (تاج خروسي) متصل گرديده است بنابراين با حرکت مارپيچ فرمان نيرو به تاج خروسي وارد مي شودو چون تاج خروسي با اهرم هزارخار يک پارچه گرديده اهرم هزار خار هم حرکت دوراني محدود مي نمايد اين حرکت به اهرم بلند فرمان انتقال يافته بالاخره سيستم اهرم بندي را به حرکت در مي اورد
جعبه فرمان ساچمه اي :
در اين نوع برروي مارپيچ حلزوني جعبه ي دندانه داري قرار دارد که داخل ان ساچمه پر شده است روي مارپيچ يک محفظه ي پر از ساچمه قرار دارد که داخل ان دندانه دار است و در داخل دندانه ها ساچمه قرار مي گيرد به علت ضريب اصطکاک کمي که ساچمه به دندانه دارد انتقال نيرو بين مارپيچ و محفظه ي ساچمه به راحتي انجام ميگيرد بنابراين معمولا اين نوع جعبه فرمان کم اصطکاک تر هستند و با نيروي کم تري چرخ هاي جلو را مي چرخانند ساچمه ها در دو ريل جدا از هم در شيارهاي محفظه پر شده اند و چون ريل محفظه با زاويه طراحي و ساخته شده است در نتيجه با پيچاندن مارپيچ ساچمه ها به انتهاي ريل مارپيچ هدايت مي شوند در انتهاي حرکت وقتي ساچمه ها از شيار مارپيچ خارج شدند به لوله ي راهنما مي رسند لوله هاي راهنما ساچمه ها را مجددا به ابتداي مسير مارپيچ هدايت مي کنند به علت چرخش ساچمه ها در مدار معين به اين گونه جعبه فرمان ها نوع ساچمه اي چرخنده نيز مي گويند با حرکت خطي محفظه در روي مارپيچ دندانه هاي روي محفظه که با تاج خروسي محور هزار خار درگير هستند به تاج خروسي حرکت دوراني مي دهد و به دنبال ان محور هزار خار هم حرکت دوراني مي کند در انتهاي مارپيچ فرمان و در ابتداي جعبه فرمان محلي براي ياتاقان بندي مارپيچ پيش بيني شده است معمولا ياتاقان انتهايي تکيه گاه قابل تنظيمي دارد تا با پيچاندن تکيه گاه بتوان مارپيچ را در محل درستي نسبت به محفظه قرار داد ممکن است اين تنظيم طولي مارپيچ با واشر گذاري انجام شود مانند جعبه فرمان پيکان محور اهرم هزار خار به وسيله ي بوش يا ياتاقان بندي غلتکي در بدنه ي جعبه فرمان قرار مي گيرد بين دندانه هاي محفظه ي ساچمه و تاج خروسي اهرم هزار خار زاويه اي وجود دارد اين زاويه براي درگيري بهتر دو دندانه با هم است و لقي بين دو عضو را مي کاهد براي تنظيم لقي مجاز بين ان دو پيچ تنظيمي در روي در پوش جعبه فرمان پيش بيني مي شود اين پيچ داراي مهره ي ضامني است که به هنگام تنظيم چرخ ها را در حالت مستقيم قرار مي دهد بدين ترتيب مهره ي ضامن را شل کرده سپس با پيچ تنظيم لقي مجاز را ايجاد و مهره ي ضامن را سفت مي کنند.
جعبه فرمان انگشتي: در اين جعبه فرمان يک انگشتي به محور اهرم هزار خار متصل است اين انگشتي در بين مارپيچ قرار مي گيرد با حرکت مارپيچ فرمان انگشتي حرکت خطي نموده بازوي متصل به ان نسبت به محور انگشتي حرکت دوراني مي کند اين حرکت به اهرم هزار خار انتقال يافته ميل بزرگ فرمان را به حرکت در مي اورد.
جعبه فرمان حلزوني غلتکي :
در اين نوع جعبه فرمان يک چرخ غلتک دار که به محور هزار خار متصل است در روي مارپيچ فرمان قرارگرفته است و با حرکت مارپيچ چرخ نيز حرکت مي کند اين حرکت به اهرم هزار خار انتقال مي يابد.
سير تکامل سيستم فرمان:
يکي از پارامتر هاي موثر در انتخاب نوع خودرو در کشورهاي توسعه يافته،راحتي چرخش غربيلک فرمان خودرو مي باشد.اين موضوع سازندگان خودرو را بر آن داشته است که جهت تسهيل در چرخش فرمان و به تبع آن کاهش خستگي راننده و همچنين افزايش ايمني با فراهم کردن کنترل بهتر در جاده هاي خشن، يک سيستم هيدروليکي به قسمت مکانيکي اضافه نمايند.معمولا اين سيستم جانبي به صورت کمکي عمل مي نمايد. يعني وظيفه ي اصلي همچنان به عهده ي قسمت مکانيکي است معمولا اجزاي زير به قسمت مکانيکي فرمان اضافه مي شوند تا هيدروليکي گردد:
پمپ هيدروليک با مخزن روغن و چرخ تسمه
شيرهاي کنترل
لوله هاي رابط
سيلندر
تسمه
خودروهاي سمند،پژو(شامل 206،405،پارس) ،دوو،زانتيا و ماکسيما داراي فرمان هيدروليک هستند.
سيستم هيدروليکي فرمان جهت ايفاي نقش از موتور خودرو استفاده مي کند.بنابراين از بازده موتور کمي مي کاهد،همچنين مصرف انرژي بيشتري را باعث مي گردد.علاوه بر آن،سيستم هيدروليک به صورت مرکز آزاد عمل مي کند. يعني حتي در زمان هايي که خودرو به صورت مستقيم در حال حرکت بوده و هيچ انحرافي انجام نمي دهد،باز هم اين سيستم عمل مي کند. اين موارد سازندگان فرمان خودرو را بر آن داشت تا به دنبال سيستم هاي بهتر و مفيدتري گشته،آن ها را جايگزين هيدروليکي نمايند يا سيستم هيدروليکي را بهبود بخشند.
يکي از سيستم هاي ارائه شده در سال هاي اخير،فرمان الکتروهيدروليکي(EHPS) است که در آن به جاي استفاده از موتور خودرو،يک موتور الکتريکي به پمپ هيدروليک اضافه مي شود و در نتيجه فرمان از موتور مستقل مي گردد.
دراين نوع فرمان،هر چند مسئله ي مستقل بودن از موتور خودرو تحقق يافته است ولي مشکل دائمي بودن عملکرد سيستم هيدروليکي يعني حالت مرکز آزاد هنوز پابر جاست.
به عبارت ديگر بايد حالتي تعبيه نمود که زماني که چرخشي به فرمان وارد مي شودسيستم عمل کند،نه همه ي زمان ها.
فرمان الکتريکي(EPS):
اين نوع فرمان مشابه هيدروليکي آن عمل مي کند ولي از لحاظ ساختار متفاوت بوده و داراي مزاياي زيادي نسبت به نوع هيدروليکي است.
اين سيستم در اواسط دهه ي 1970 براي اولين بار مطرح گرديد اما ساخت و کاربرد عملي آن از سال 1993 شروع گرديد.
اولين بار توسط شرکت HONDA در اتومبيل هاي رالي NSX مورد استفاده قرار گرفت.
در اين نوع فرمان مشکل دائمي بودن عملکرد سيستم کمکي فرمان حل شده است، يعني سيستم الکتريکي زماني عمل مي کند که چرخشي در فرمان به وجود آيد به عبارت ديگر گشتاوري موجود باشد.
فرمان الکتريکي از سه قسمت اساسي زير تشکيل شده است که به سيستم فرمان مکانيکي اضافه مي شود:
سنسور گشتاور
موتور با جريان مستقيم DC
واحد کنترل الکتريکي ECU
سه قسمت ياد شده مي توانند در يک محفظه و يا جداگانه قرار گيرند.
سيستم EPS به اين صورت عمل مي کند که ابتدا سنسور گشتاور،گشتاور وارده از غربيلک فرمان را حس نموده،آن را به صورت سيگنال يا سيگنال هايي به قسمت ميکروکنترولر(ECU) ارسال مي کند.ميکروکنترلر علاوه بر اين سيگنال،سيگنالي نيز از سرعت خودرو دريافت مي کند،آن گاه اين دو را پردازش نموده، دستورالعمل لازم را به قسمت موتورDC اعمال مي نمايد تا به صورت کمکي، سيستم فرمان مکانيکي را تحت تاثير قرار دهد.
بنابراين دستورالعمل هاي ECU به موتور DC تابعي از خروجي سنسور و سرعت خودرو است.
اين يعني سرعت خودرو در عملکرد EPS موثر بوده و اين به منظور ايمني بيشتر خودرو است.يعني بيشترين عملکرد EPS در سرعت هاي پايين و کمترين عملکرد آن در سرعت هاي بالاي خودروست.
محل نصب EPS :
فرمان الکتريکي در سه حالت مختلف مي تواند بر روي قسمت مکانيکي نصب شود: نصب بر روي ستون فرمان، نصب بر روي پينيون، نصب بر روي دنده شانه اي.