معرفی انواع سیستم فرمان خودرو + معایب و مزایا

سیستم فرمان خودرو مکانیزمی در خودرو است که چرخش فرمان را به حرکت چرخشی چرخ های جاده تبدیل می کند. سیستم فرمان خودرو وظیفه کمک به راننده در کنترل و هدایت خودرو در جهت مورد نظر را بر عهده دارد. این مورد یکی از بزرگ ترین اختراعات در صنعت خودرو است. سیستم فرمان، ماشین را قادر می سازد بدون هیچ تلاشی در جهات مختلف بچرخد. در این مقاله به طور مفصل وظیفه سیستم فرمان را در جعبه فرمان ماشین مورد بررسی قرار داده و در ادامه انواع سیستم فرمان خودرو را معرفی نموده و با مزایا و معایب آن ها آشنا خواهید شد.

اگر علاقه مند به خودرو و رشته مکانیک خودرو هستید میتوانید در دوره های آموزش مکانیک خودرو درجه 1 و درجه 2 که به صورت صفر تا صد و کاملاً عملی و تخصصی در آموزشگاه فن آموزان برگزار میشوند شرکت کرده و مدرک فنی حرفه ای آن را دریافت کنید. جهت مشاهده شرایط این دوره روی تصویر زیر کلیک کنید.

وظیفه سیستم فرمان در جعبه فرمان ماشین

وظیفه اصلی سیستم فرمان در جعبه فرمان ماشین انتقال نیروی فرمان از چرخ فرمان به چرخ های خودرو است. این جز کاربردی در جعبه فرمان ماشین به راننده کمک می کند تا فقط از نیرو های سبک برای هدایت یک وسیله نقلیه سنگین استفاده کند. تلاش فرمان از طریق سیستم اتصالات محوری به چرخ ها منتقل می شود. این سیستم ها به گونه ای طراحی شده اند که به چرخ ها اجازه می دهند تا با سیستم تعلیق بدون تغییر زاویه فرمان به بالا و پایین حرکت کنند. هم چنین تضمین می کند که هنگام پیچیدن، چرخ جلوی داخلی – که باید در منحنی محکم تری نسبت به چرخ بیرونی حرکت کند – زاویه تند تری پیدا کند.

سیستم فرمان به عنوان اساسی ترین جز در جعبه فرمان اتومبیل ها وظایف زیر را بر عهده دارد:

1. تبدیل حرکت چرخشی: جعبه فرمان حرکت چرخشی را که توسط راننده با چرخاندن چرخ فرمان ایجاد می شود، به حرکت چرخشی دیگری تبدیل می کند که به چرخ های جلوی خودرو منتقل می شود.
2. افزایش نیرو: جعبه فرمان به کمک مکانیزم های داخلی خود مانند دنده ها و میله ها نیروی فرمان را افزایش می دهد تا راننده بتواند به راحتی چرخ های جلوی خودرو را بچرخاند.
3. کنترل پایداری: جعبه فرمان با کنترل دقیق حرکت چرخ های جلوی خودرو، به پایداری و کنترل بهتر خودرو در حین حرکت کمک می کند.
4. جبران کردن ناهمواری های جاده: جعبه فرمان با امکان انعطاف پذیری در حرکت چرخ های جلوی خودرو، به جبران ناهمواری های جاده و ارائه رانندگی راحت تر کمک می کند. در نتیجه میزان سایش و پارگی لاستیک را به حداقل می رساند.

ویدئو توضیحات کارشناس درباره معرفی انواع سیستم فرمان خودرو :

چند نوع سیستم فرمان خودرو وجود دارد؟

تقریباً تمام خودرو های مدرن جاده ای با فرمان برقی عرضه می شوند. این فرمان برقی می تواند هیدرولیک یا الکترونیکی باشد. سیستم های فرمان اولیه مکانیسم های مکانیکی ساده ای داشتند. فرمان برقی امروزی بسیار پیچیده تر است. برای بیش از نیم قرن، فرمان هیدرولیک برقی بر جاده ها حکومت می کرد. در حال حاضر سیستم های هیبریدی الکترو هیدرولیک و فرمان برقی کاملاً الکتریکی رایج هستند. چنین سیستم هایی حتی می توانند کمک اعمال شده به سیستم فرمان را بسته به شرایط رانندگی تغییر دهند. انواع مختلف سیستم فرمان خودرو عبارتند از:

1. فرمان مکانیکی
2. فرمان هیدرولیکی
3. فرمان الکترونیکی

فرمان مکانیکی

سیستم فرمان مکانیکی یکی از انواع سیستم های فرمان خودرو است که در آن از یک میله و دنده برای انتقال نیروی فرمان استفاده می شود. در این سیستم، نیروی فرمان توسط راننده با چرخاندن فرمان به میله فرمان منتقل می شود و این نیرو توسط دنده های مختلف به چرخ های خودرو منتقل می شود. اجزای به کار رفته در سیستم شامل غربیلک فرمان، دنده شانه ای، ستون فرمان و پینیون می باشد. از آن جایی که نیروی دست راننده به چرخ ها وارد شده و نسبت به نوع خودرو این نیرو می تواند 15 تا 20 برابر افزایش یابد، به این نوع سیستم های فرمان، سیستم فرمان دستی نیز گفته می شود. امروزه استفاده از فرمان مکانیکی محدود شده است. اما در کشور ما خودرو هایی مانند پیکان، پیکان وانت و پراید از این سیستم فرمان استفاده می کنند.

مزایا و معایب فرمان مکانیکی

مزایای سیستم فرمان مکانیکی شامل سادگی و کم هزینه بودن آن است. این سیستم برای خودرو های ارزان قیمت مناسب است و نیاز به تعویض روغن و هزینه های نگهداری کمتری نسبت به سیستم های فرمان دیگر دارد. هم چنین، این سیستم در مواقعی که سیستم فرمان الکتریکی یا هیدرولیکی خراب شده باشد، به عنوان یک راه حل موقتی می تواند استفاده شود.

اما در کنار مزایای این سیستم ها لازم است به نکات منفی و معایب استفاده از فرمان مکانیکی اشاره شود. معایب سیستم فرمان مکانیکی شامل نیاز به نیروی بیشتر برای فرمان گرفتن خودرو است. به عبارت دیگر، راننده باید نیروی بیشتری را برای چرخاندن فرمان به کار ببرد. این امر موجب می شود که راننده در رانندگی های طولانی مدت خسته شود. به علاوه، عملکرد این سیستم در سرعت های بالا ضعیف است و نیاز به تعویض قطعات بیشتری نسبت به سیستم های فرمان دیگر دارد.

به طور کلی، سیستم فرمان مکانیکی برای خودرو های ارزان قیمت و کم توان مناسب است و در صورتی که نیاز به یک راه حل ساده و کم هزینه دارید، می توانید از این سیستم استفاده کنید. اما در خودرو های پرقدرت و با سرعت بالا، سیستم های فرمان مکانیکی کارآمد نیستند.

فرمان هیدرولیکی

سیستم فرمان هیدرولیکی یک نوع سیستم فرمان است که با استفاده از نیروی هیدرولیکی کار می کند. در این سیستم، نیروی فرمان از چرخ فرمان به چرخ های جلوی خودرو انتقال می یابد. سیستم فرمان هیدرولیکی شامل اجزای متعددی مانند چرخ فرمان، پمپ هیدرولیکی، مخزن روغن هیدرولیکی و سیلندر فرمان هیدرولیکی می باشد. این نوع فرمان هیدرولیکی از سال 2005 میلادی در بیشتر خودرو ها رایج بود. اما اکنون به ندرت خودرویی از فرمان هیدرولیک استفاده کند. استفاده از فرمان هیدرولیکی در اتومبیل ها، حرکت روانی در جاده را ارائه می دهد و بنابراین راننده کنترل بهتری بر خودرو دارد.

فرمان هیدرولیکی از مایع تحت فشار فرمان که توسط پمپ فرمان عرضه می شود برای کاهش تلاش فرمان استفاده می کند. یک درایو، لوازم جانبی موتور محور یا تسمه سرپانتین پمپ را روشن می کند و سیال فرمان فشار قوی را از طریق شیلنگ فشار قوی به سمت ورودی شیر کنترل دنده فرمان هدایت می کند. فشار زیاد روی شیر کنترل به راننده در چرخاندن چرخ های جلو کمک می کند. مایع فرمان هیدرولیکی در یک مخزن ذخیره می شود. سطح مناسب سیال در مخزن زمانی حفظ می شود که سیال با فشار بسیار کمتر از چرخ دنده فرمان برگردد. سیستم های فرمان هیدرولیک به طور مداوم سیال را پمپ می کنند و در برابر سرعت موتور حساس هستند. برای حفظ فشار ثابت، یک پمپ فرمان از یک سوپاپ بای پس استفاده می کند تا فشار را بدون توجه به سرعت موتور ثابت نگه دارد.

مزایا و معایب فرمان هیدرولیکی

فرمان هیدرولیکی نیز ماندد انواع دیگر سیستم های فرمان در خودرو ها دارای مزایا و معایب متعددی می باشد که در ادامه می خواهیم به بررسی آن ها بپردازیم.

مزایای فرمان هیدرولیکی عبارتند از:

• کاهش نیروی لازم برای فرمان گیری: به دلیل استفاده از نیروی هیدرولیکی، نیروی لازم برای چرخاندن چرخ فرمان کاهش می یابد.
• عملکرد بهتر در سرعت های بالا: سیستم فرمان هیدرولیکی در سرعت های بالا عملرد بهتری نسبت به سیستم فرمان مکانیکی دارد.
• کنترل بهتر و راحت تر: راننده با استفاده از سیستم فرمان هیدرولیکی می تواند به راحتی و با دقت بیشتری خودرو را کنترل کند.

معایب سیستم فرمان هیدرولیکی شامل موارد زیر است:

• هزینه های نگهداری بیشتر: سیستم فرمان هیدرولیک نیاز به تعویض روغن و نگهداری بیشتری نسبت به سیستم فرمان مکانیکی دارد.
• مصرف بیشتر سوخت: به دلیل استفاده از پمپ هیدرولیک، این سیستم، مقدار بیشتری از سوخت خودرو را مصرف می کند.
• احتمال نشت روغن: در صورت عدم نگهداری مناسب، احتمال نشت روغن هیدرولیکی وجود دارد که می تواند منجر به عملکرد نامطلوب سیستم فرمان شود.
• فعال بودن موتور خودرو به صورت پیوسته: استفاده از موتور حتی در زمانی که خودرو ساکن است و فرمان نمی چرخد، یکی دیگر از معایب این فرمان ها عنوان شده است.

در نتیجه، سیستم فرمان هیدرولیکی برای خودرو های پر قدرت و با سرعت بالا مناسب است. این سیستم به راننده امکان کنترل راحت تر و دقیق تری را می دهد، اما هزینه های نگهداری و مصرف انرژی بیشتری دارد.

فرمان الکترونیکی

اکثر خودرو هایی که در جاده تردد می کنند با فرمان برقی الکترونیکی (EPS) عرضه می شوند. این فرمان یک نمونه بسیار کارآمد است. فرمان الکترونیکی بر خلاف فرمان هیدرولیک، که از طریق مایع کار کمک می کند، مستقیماً با مجموعه فرمان در ارتباط است. اگر بخواهیم در مورد نحوه کار کردن فرمان برقی الکترونیکی توضیح دهیم، باید گفت که این سیستم هیدرولیک و سیال تحت فشار را از سیستم حذف کرده و از یک موتور آهنربای دائمی دو جهته که به ستون فرمان یا چرخ دنده فرمان متصل است، استفاده می کند. زمانی که راننده فرمان را می چرخاند، سنسور حرکت را تشخیص می دهد و اکنون موتور الکتریکی با کاهش نیروی چرخش برای راننده کمک می کند. سنسور ها تشخیص می دهند که فرمان به کدام سمت می چرخد تا به حرکت چرخ دنده در جهت صحیح کمک کند. فرم پیشرفته تر فرمان برقی مزایای زیادی نسبت به فرمان هیدرولیک دارد.

یکی از نمونه های پیشرفته تر فرمان الکترونیکی، فرمان برقی الکترو هیدرولیک می باشد که از یک موتور الکتریکی بدون جاروبک برای به حرکت در آوردن پمپ فرمان هیدرولیک به جای یک درایو جانبی موتور یا تسمه سرپانتین استفاده می کند.

مزایا و معایب فرمان الکترونیکی

فرمان برقی الکترونیکی در عصر حاضر توانسته است مزایای فراوانی را برای راننده و سرنشینان خودرو فراهم کند.

از مزایای فرمان برقی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کاهش مصرف سوخت: به دلیل عدم وجود پمپ هیدرولیکی، مصرف سوخت کاهش می یابد.
• عملکرد بهتر: سیستم فرمان الکتریکی دقیق تر و سریع تر به واکنش های راننده پاسخ می دهد.
• کاهش سر و صدا: عدم استفاده از پمپ هیدرولیکی در فرمان برقی، باعث کاهش سر و صدای موتور می شود.
• هزینه نگهداری کمتر: سیستم فرمان الکتریکی نیاز به کمترین هزینه نگهداری نسبت به سیستم های هیدرولیکی دارد.
• کنترل بهتر: این سیستم امکان تنظیم میزان کمک فرمان بر اساس سرعت خودرو را فراهم می کند و در نتیجه راننده خودرو می تواند خودرو را بهتر کنترل کند.
• اشغال فضای کمتر: اکثر اجزای مجموعه EPS سبک و جمع و جور هستند. از این رو ضریب شکل کوچکتری داشته و در فضا های کوچک نیز قابل نصب هستند.
• قابلیت تنظیم: سیستم فرمان برقی به خودرو هایی که حالت های رانندگی متفاوتی دارند، کمک می کند تا با لمس یک دکمه، راننده بتواند بازخورد و ورودی فرمان را تنظیم کند.
• کاهش میزان انتشار گاز های گلخانه ای: از آنجایی که یک سیستم فرمان برقی به میزان قابل توجهی نیروی کمتری از موتور می گیرد، مصرف سوخت را تا حد زیادی بهبود می بخشد و انتشار گاز های گلخانه ای را کاهش می دهد.

از معایب فرمان برقی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• هزینه بالای ساخت: به علت وجود قطعات متنوع و پیچیده، هزینه تمام شده برای ساخت فرمان های برقی به شدت بالا بوده و گران تر هستند.
• پیچیدگی بیشتر: سیستم فرمان الکتریکی از لحاظ فنی پیچیده تر است و ممکن است در صورت خرابی، تعمیر آن دشوار تر باشد.
• احتمال خرابی بیشتر: به دلیل وجود قطعات الکترونیکی، احتمال خرابی در این سیستم ها بیشتر است.

در کل، سیستم فرمان الکتریکی مزایای قابل توجهی دارد که باعث شده است که بسیاری از خودرو های جدید از این سیستم استفاده کنند. با این حال، باید معایب آن را نیز در نظر گرفت و بر اساس نیاز ها و بودجه خود تصمیم به انتخاب سیستم های فرمان خودرو بگیرید.