ماشین های مدرن چگونه رانندگی می کنند؟
اکثر افرادی که داخل خودرو بوده اند با فرمان و کاربرد آن آشنا هستند. اکثر افرادی که از ماشین خارج شده اند با چرخ های جلو و این واقعیت که می توانند رو به چپ یا راست بچرخند آشنا هستند. تعداد کمی از مردم واقعاً می دانند که فرمان و چرخ های جلو چگونه به هم متصل می شوند، و حتی تعداد کمی از افراد از مهندسی دقیق مورد نیاز برای ساخت یک دسته ماشین مدرن به طور قابل پیش بینی و پیوسته آگاه هستند. پس چه چیزی باعث می شود که همه آن کار کند؟
بالا پایین
خودروهای مدرن از سیستم فرمانی به نام فرمان rack and pinion استفاده می کنند.
فرمان در جلوی صندلی راننده است و وظیفه ارائه بازخورد به راننده در مورد عملکرد چرخ ها را بر عهده دارد و همچنین به راننده این امکان را می دهد که با چرخاندن چرخ کنترل کند که چرخ ها به کدام سمت می روند. آنها اشکال و اندازه های مختلفی دارند و برخی شامل کیسه هوا و کنترل برای سایر سیستم های خودرو هستند.
یک شفت که به درستی شفت فرمان نامیده می شود، از روی فرمان از دیوار آتش خودرو عبور می کند. بسیاری از خودروهای جدید دارای شفت فرمان هستند که در صورت تصادف می شکند و از آسیب جدی به راننده جلوگیری می کند.
در این مرحله، در خودرویی با فرمان هیدرولیک، شفت فرمان مستقیماً وارد شیر دوار می شود. سوپاپ دوار هنگام چرخش باز و بسته می شود تا مایع هیدرولیک تحت فشار به شفت فرمان در چرخاندن چرخ دنده پینیون کمک کند. این امر هندلینگ را به خصوص در سرعت های پایین و در حالت توقف بسیار تسهیل می کند.
- فرمان هیدرولیک از یک پمپ هیدرولیک استفاده می کند که توسط یک تسمه متصل به موتور خودرو هدایت می شود. پمپ سیال هیدرولیک را تحت فشار قرار می دهد و خطوط هیدرولیک از پمپ به یک شیر دوار در پایه شفت فرمان می روند. بسیاری از رانندگان این نوع فرمان برقی را هم به دلیل کاربردی بودن و هم به دلیل بازخوردی که به راننده می دهد ترجیح می دهند. به همین دلیل، اکثر خودروهای اسپرت چندین دهه است که از فرمان هیدرولیک استفاده می کنند یا اصلاً استفاده نمی کنند. با این حال، پیشرفت های اخیر در فرمان برقی، عصر جدیدی از فرمان الکتریکی خودروهای اسپرت را آغاز کرده است.
اگر به جای آن خودرو یک موتور الکتریکی در امتداد شفت فرمان نصب شده باشد، وسیله نقلیه به فرمان برقی مجهز است. این سیستم انعطاف پذیری زیادی در انتخاب محل نصب موتور الکتریکی فراهم می کند و آن را برای بهسازی وسایل نقلیه قدیمی ایده آل می کند. این سیستم همچنین نیازی به پمپ هیدرولیک ندارد.
- فرمان برقی از یک موتور الکتریکی برای کمک به چرخاندن مستقیم شفت فرمان یا چرخ دنده پینیون استفاده می کند. یک سنسور در امتداد میل فرمان تعیین می کند که راننده با چه شدتی فرمان را می چرخاند و گاهی اوقات نیز تعیین می کند که چه مقدار نیرو برای چرخاندن فرمان اعمال شده است (معروف به حساسیت سرعت). سپس کامپیوتر خودرو این داده ها را پردازش کرده و نیروی مناسبی را به موتور الکتریکی وارد می کند تا به راننده کمک کند تا در یک چشم به هم زدن خودرو را هدایت کند. در حالی که این سیستم تمیزتر است و به تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به یک سیستم هیدرولیک نیاز دارد، بسیاری از رانندگان می گویند که فرمان برقی بیش از حد از مسیر خارج می شود و در بسیاری از موارد می تواند کمک زیادی کند. با این حال، سیستم های فرمان برقی با هر سال مدل بهبود می یابد، بنابراین این شهرت در حال تغییر است.
اگر در انتهای میل فرمان چیزی غیر از دنده محرک وجود نداشته باشد، خودرو فرمان برقی ندارد. دنده در بالای قفسه فرمان قرار دارد.
- قفسه فرمان یک میله فلزی بلند است که به موازات محور جلو قرار دارد. دندانه ها، که در یک خط مستقیم در امتداد بالای قفسه قرار گرفته اند، کاملاً با دندانه های چرخ دنده درایو هم تراز هستند. دنده می چرخد و قفسه فرمان را به صورت افقی به چپ و راست بین چرخ های جلو حرکت می دهد. این مجموعه وظیفه تبدیل انرژی دورانی فرمان را به حرکت چپ و راست بر عهده دارد که برای حرکت موازی دو چرخ مفید است. اندازه چرخ دنده پینیون نسبت به قفسه فرمان تعیین می کند که چند دور فرمان لازم است تا ماشین به مقدار مشخصی بچرخد. دنده کوچکتر به معنای چرخش سبک تر چرخ است، اما دور بیشتر برای چرخاندن چرخ ها به تمام طول مسیر.
میله های کراوات در دو انتهای قفسه فرمان قرار دارند
- کراوات ها قطعات اتصال بلند و نازکی هستند که فقط در صورت فشار دادن یا کشیدن باید بسیار محکم باشند. نیرویی در زاویه متفاوت می تواند به راحتی میله را خم کند.
میله های اتصال از هر دو طرف به بند فرمان متصل می شوند و بند فرمان چرخ ها را کنترل می کنند تا پشت سر هم به چپ و راست بپیچند.
نکته ای که در مورد سیستم فرمان باید در نظر داشت این است که این تنها سیستمی در خودرو نیست که باید دقیقاً با سرعت رانده شود. سیستم تعلیق نیز حرکت بسیار زیادی را انجام می دهد، به این معنی که یک اتومبیل در حال چرخش که از روی یک سطح ناهموار عبور می کند بهتر است بتواند همزمان چرخ های جلو را به پهلو و بالا و پایین حرکت دهد. این جایی است که مفاصل توپ وارد می شوند. این مفصل شبیه یک مفصل توپی روی اسکلت انسان است. این جزء حرکت آزاد را فراهم می کند و به سیستم های فرمان بسیار پویا و تعلیق اجازه می دهد تا پشت سر هم کار کنند.
تعمیر و نگهداری و سایر نگرانی ها
با حرکات بسیار زیاد برای کنترل تحت فشار زیاد، سیستم فرمان واقعاً می تواند ضربه بخورد. قطعات به گونه ای طراحی شده اند که وزن خودرویی را که به شدت در سرعت بالا می چرخد، تحمل کند. وقتی چیزی در نهایت از کار می افتد و اشتباه می شود، معمولاً به دلیل فرسودگی طولانی مدت است. برخورد یا برخورد شدید نیز می تواند قطعات را به طرز محسوسی بشکند. شکستگی میله کراوات می تواند باعث چرخش یک چرخ و صاف ماندن چرخ دیگر شود که این یک سناریوی بسیار بد است. یک مفصل توپ فرسوده می تواند جیرجیر کند و فرمان را کمی درهم و برهم کند. هر زمان که مشکلی پیش آمد، حتماً فوراً آن را بررسی کنید تا از ایمنی خودرو و قابلیت رانندگی اطمینان حاصل کنید.
