سیستم فرمان و کنترل
در این جا به بررسی و معرفی انواع سیستم های فرمان، جعبه فرمان ها و هندسه ی فرمان پرداخته و سپس با توجه به محدودیت هایی که در ساخت و یا در بازار وجود دارد بهترین سیستم های موجود را مورد بررسی قرار می دهیم. قبل از اینکه وارد بحث شویم نیروهای وارد بر سیستم را شناسایی خواهیم کرد. نیروهای مخالف با حرکت چرخ عبارتند از :
• نیروی اصطکاک
• نیروی شتاب گیری
• نیروی جانب به مرکز یا همان گریز از مرکز
• نیروی هوا و باد
• نیروی حاصل از شیب جاده
نیروهای فوق بر حرکت و کنترل خودرو تاثیر می گذارند، علاوه بر آن، حرکت خودرو، خود نیز تاثیر پذیر از موارد زیر است :
• متعادل توزیع شدن نیرو بر چرخ ها
• عرض خودرو و فاصله بین دو محور
• کیفیت ارتعاش گیرها
• سطح اتکای موثر
در طراحی فرمان با تنظیم صحیح زوایای فرمان، نکات فوق را لحاظ می کنیم، اما باید به مسئله ی حرکت راحت و آسان چرخ توسط نیروی منتقل شده از طریق فرمان نیز توجه کرد. یکی از مهمترین معیارهایی که درانتخاب نوع فرمان نقش دارد، ایمنی آن است. مانند استفاده از کیسه هوا یا استفاده از نوعی میل فرمان که در مقابل ضربه، تا می شود. مثلا در نوعی میل فرمان به نام ستون لوله ای، فرمان از نوع تلسکوپی می باشد. مزایای این سیستم عبارتند از:
• تاب بر نمی دارد.
• در هنگام ضربه شدید مثل تلسکوپ عمل کرده و از طول جمع می شود و لذا انرژی را جذب کرده و از فشار ضربه کاسته می شود و حالت بالشتکی ایجاد می کند.
در نوعی دیگر به هنگام ضربه ستون پایینی به طرف بالا حرکت می کند و انرژی ضربه را می گیرد.
تقسیم بندی فرمان به دو دسته است: الف)دستی ب) غیر دستی
منظور از فرمان دستی، فرمانی است که نیروی دست راننده مستقیم به چرخ منتقل می شود و فرمان غیردستی فرمانی است که در آن برای کاستن نیروی مورد نیاز برای چرخاندن فرمان از وسایل رابط کمک کننده استفاده می کنند. بعنوان مثال، در فرمان غیردستی از خاصیت هیدرولیک و مغناطیس در جعبه فرمان برای افزایش نیروی راننده استفاده می شود. در اینجا به توضیح اجزای فرمان می پردازیم.
اجزای فرمان دستی عبارتند از:
• غربیلک
• میل فرمان
• جعبه فرمان
• اهرم های هدایت کننده
• سگدست یا شغالدست
1.1 انواع جعبه فرمان
مهمترین بخش یک سیستم فرمان جعبه فرمان آن است که چرخش غربیلک را به چرخش چرخ ها تبدیل می کند. مهمترین وظیفه جعبه فرمان عبارت از تبدیل حرکت دورانی میل ورودی جعبه فرمان به حرکت خطی از طریق اهرم ها، جهت هدایت خودرو است.
1.1.1 جعبه فرمان ساچمه ای
این سیستم فرمان بیشتر در اتومبیل های سنگین استفاده می شود. مزیت اصلی این سیستم اصطکاک بسیار
کمی است که با استفاده از ساچمه فراهم گردیده است.
عیب اصلی این سیستم حجم زیاد آن است.
1.1.2 جعبه فرمان راک و پینیون
این سیستم فرمان ابتدا در اتومبیل هایی به کار گرفته شد که در قسمت قرارگیری موتور با کمبود فضا با مشکل مواجه بودند. عملکرد این سیستم فرمان آن چنان مناسب بود که به سرعت در بیشتر اتومبیل ها مورد استفاده قرار گرفت. قسمتهای اصلی این سیستم درشکل زیر نشان داده شده است .
هنگامی که راننده غربیلک فرمان را می چرخاند، دنده پینیون می چرخد و باعث حرکت شانه می گردد. این حرکت به یک اهرم بندی متصل است که چرخهای جلو را به حرکت در می آورد. این سیستم از بقیه سیستم های فرمان دقیق تر بوده و در عین حال که از اجزای کمتری تشکیل شده است، طراحی ساده وسبک تری دارد. فشردگی و به عبارت دیگر فضای کمی که این سیستم اشغال می کند، دلیلی است که این سیستم در همه خودرو های فرمان از جلوی اروپایی و ژاپنی استفاده می شود. یکی از اشکالات این سیستم این است که در اکسل های صلب قابل استفاده نیست.
1.1.3 سیستم فرمان سیمی
این نوع سیستم فرمان قطعات الکترونیکی را جایگزین قطعات مکانیکی می کند. بنا براین با چرخش غربیلک فرمان چرخ ها مستقیما نمی چرخند، بلکه یک سیگنال به موتور پله ای که در هر یک از چرخهای جلو قرار گرفته است، فرستاده شده و سیگنال مورد نظر باعث چرخش چرخ ها می شود. در این سیستم یک بکار اندازنده بر روی غربیلک قرار می گیرد، بدین ترتیب خطر برخورد میله فرمان با سینه راننده در تصادفات از بین می رود. مهم ترین مزیت این سیستم وزن کمتری است که نسبت به سیستم های فرمان مکانیکی دارد. بدین ترتیب حتی این امکان وجود دارد که به جای غربیلک از یک اهرم کنترل استفاده شود. در این سیستم ارتعاشات داخل اتومبیل نیز کاهش می یابد. مهمترین اشکال این سیستم این است که یک بازخور مکانیکی مستقیم درباره شرایط فرمان پذیری وجود ندارد. در این نوع سیستم امنیت و پایداری اتومبیل نیز افزایش می یابد.