تفاوت فرمان برقی و هیدرولیک مزایا معایب و مشخصات

آنچه در مقاله فرمان برقی و هیدرولیکی می‌خوانید:

• مقدمه
• فرمان معمولی چیست و چه تفاوتی با سایر فرمان‌ها دارد؟
• فرمان هیدرولیکی از کجا آمد؟
• فرمان هیدرولیکی چگونه کار می‌کند؟
• فرمان برقی از کجا آمد؟
• فرمان برقی چگونه کار می‌کند؟
• مزایا و معایب فرمان برقی و هیدرولیکی
• فرمان الکتروهیدرولیکی چیست؟

مقدمه

تقریباً تمام رانندگان ایرانی، حداقل یک‌بار از خودروهایی که فرمان هیدرولیک یا برقی ندارند استفاده کرده  و طعم تلخ چرخاندن آن در ترافیک‌ و کوچه‌ها را چشیده‌اند! می‌توان گفت سیستم‌های کمکی فرمان یکی از کاربردی‌ترین اختراعات بشر در خودروها بوده. برای مثال وجود آپشنی مانند گرمکن صندلی یا فرمان چندان ضروری و لازم به نظر نمی‌رسد اما نبود فرمان هیدرولیک یا برقی در خودرو واقعاً احساس می‌شود.

در این مقاله از سری مقالات آموزش مجله gsxr قصد داریم شما را به طور کامل با تاریخچه و نحوه عملکرد فرمان برقی و هیدرولیکی آشنا کنیم. با gsxr همراه باشید.

همچنین بخوانید: چگونه خودروی خود را برای فصل زمستان آماده کنیم؟

همچنین بخوانید: علت ریپ زدن ماشین در شرایط مختلف

فرمان معمولی چیست و چه تفاوتی با سایر فرمان‌ها دارد؟

اگر بخواهیم به طور ساده و خلاصه در مورد نحوه عملکرد فرمان‌های معمولی توضیح دهیم، باید بگوییم در این نوع فرمان‌ها، غربیلک فرمان به طور مستقیم به جعبه فرمان و چرخ‌ها متصل است و این موضوع باعث می‌شود چرخاندن فرمان در مواقعی که سرعت خودرو پایین، جرم زیاد یا باد لاستیک‌ها کم باشد بسیار سخت شود.

اما در باقی فرمان‌ها، یک سیستم کمکی مانند پمپ هیدرولیک یا موتور برقی به کمک راننده می‌آید تا چرخاندن فرمان ساده‌تر شود که در ادامه به طور کامل به آن‌ها می‌پردازیم.

فرمان هیدرولیکی از کجا آمد؟

اولین‌بار در سال ۱۹۲۶ مهندسی آمریکایی به نام فرانسیس دیویس فرمان‌ هیدرولیک (Hydraulic power steering) را ابداع و در خودروی خود به کار گرفت. البته سیستم هیدرولیکی که او در خودرواش استفاده کرد با سیستم‌های هیدرولیکی امروز بسیار تفاوت دارد اما می‌توان گفت دیویس بود که اصول و مبانی اصلی و اولیه این سیستم را پایه‌گذاری کرد.

به‌طورکلی و ساده می‌توان گفت در فرمان‌های هیدرولیکی غربیلک فرمان به جعبه فرمان و چرخ‌ها متصل هست؛ اما سیستم هیدرولیک در حین انتقال نیرو به جعبه فرمان به کمک راننده می‌آید و باعث می‌شود راننده ساده‌تر بتواند فرمان را بچرخاند. در ادامه به طور کامل به نحوه عملکرد این سیستم می‌پردازیم.

فرمان هیدرولیکی چگونه کار می‌کند؟

پمپ هیدرولیک، مخزن روغن هیدرولیک، شیر هیدرولیک و سیلندر هیدرولیک از اصلی‌ترین اجزای سیستم فرمان هیدرولیک هستند. در این سیستم گشتاور اضافه برای تغییر جهت تایرها توسط پمپ هیدرولیک تولید می‌شود. این پمپ هیدرولیک نیروی لازم را از موتور خودرو می‌گیرد و همواره به طور پیوسته فشار هیدرولیک را ایجاد می‌کند حتی زمانی که به این نیرو نیازی نیست. زمانی که راننده فرمان خودرو را می‌چرخاند، سیستم، شیر هیدرولیک مخزن هیدرولیک را باز می‌کند و اجازه می‌دهد نیروی ناشی از فشار مایع هیدرولیک اول به سمت سیلندر هیدرولیک و سپس به سمت جعبه فرمان برود؛ این نیرو باعث می‌شود تا گشتاور تولید شده توسط راننده تقویت و به چرخ‌ها و جعبه فرمان منتقل شود.

جلوتر به معرفی مزایا و معایب این سیستم می‌پردازیم.

فرمان برقی از کجا آمد؟

کرایسلر امپریال در سال ۱۹۵۱ اولین خودرویی بود که به فرمان برقی (electric power steering) مجهز شد. استفاده از این سیستم تا سال ۱۹۹۰ چندان مرسوم نبود؛ اما از دهه نود میلادی به بعد، خودروها کم‌کم به این سیستم مجهز شدند؛ به‌طوری‌که امروزه حتی در محصولات اقتصادی خودروسازان (غیرایرانی!) شاهد وجود آن هستیم. امروز در برخی از محصولات خودروسازان داخلی مانند تارا یا دنا پلاس ۶ سرعته دستی/ اتوماتیک شاهد این سیستم هستیم.

فرمان برقی هم مانند فرمان هیدرولیکی یک سیستم کمکی فرمان محسوب می‌شود و هر دپو به‌طورکلی یک کار را انجام می‌دهند؛ اما فرمان برقی پیچیدگی‌های فنی سیستم هیدرولیکی را ندارد و در بلندمدت خرابی و هزینه کمتری برای مالک دارد.

فرمان برقی چگونه کار می‌کند؟

در خودروهای مجهز به فرمان برقی هم ارتباط فیزیکی بین غربیلک فرمان و جعبه فرمان و چرخ‌ها وجود دارد (البته در برخی از خودروهای لوکس و گران‌قیمت این ارتباط فیزیکی به طور کامل حذف شده). در سیستم فرمان برقی، موتور برقی کار پمپ هیدرولیک و مایع هیدرولیک را انجام می‌دهد. انرژی این موتور بر خلاف پمپ هیدرولیک از باتری خودرو گرفته می‌شود. این موتور الکتریکی معمولاً بر روی ستون فرمان یا محور دندانه‌دار افقی جعبه فرمان (Rack) قرار می‌گیرد.

هنگامی که راننده فرمان خودرو را به چرخش در می‌آورد یک حسگر میزان حرکت فرمان را تشخیص می‌دهد و این اطلاعات به کامپیوتر مرکزی خودرو یا همان ECU و منتقل می‌کند. کامپیوتر مرکزی این اطلاعات را باتوجه‌به سرعت خودرو تجزیه‌وتحلیل و سپس به موتور الکتریکی منتقل می‌کند. سرانجام موتور الکتریکی که بر روی ستون فرمان قرار گرفته بود نیروی دورانی لازم را تولید و به جعبه فرمان منتقل می‌کند.

در خودروهایی که اتصال فیزیکی بین غربیلک فرمان و جعبه فرمان وجود ندارد، موتور الکتریکی پس از دریافت اطلاعات لازم از ECU مستقیماً وارد عمل شده و نیروی تولیدی خود را به دنده شانه‌ها یا همان Rack منتقل می‌کند و باعث پیچش چرخ‌ها می‌شود.

مزایا و معایب فرمان برقی و هیدرولیکی

مزایا فرمان هیدرولیکی:

• در فرمان‌های هیدرولیکی شما به‌وضوح می‌توانید حس برخورد لاستیک‌ها با ناهمواری‌های جاده را احساس کنید و از وضعیت لاستیک‌ها در شرایط مختلف آگاه شوید؛ به زبان دیگر با این نوع فرمان‌ها می‌توانید ارتباط بهتری با خودرویتان برقرار کنید.
• علی‌رغم اینکه پیچیدگی فنی آن بیشتر از سیستم‌های برقی است؛ تعمیرکاران ایرانی آشنایی بیشتری با آن دارند و تعمیرش را آسان‌تر می‌دانند.

معایب فرمان هیدرولیکی:

• مشکل بزرگ این سیستم آن است که نیروی هیدرولیک، همواره تولید می‌شود (حتی در زمانی که نیازی به فشار مایع هیدرولیک نیست) و این مسئله عملاً باری اضافی را بر دوش موتور قرار می‌دهد که موجب افت قدرت موتور و افزایش مصرف سوخت خودرو می‌شود.
• مستهلک شدن قطعات و خرابی زیاد در طولانی‌مدت
• همواره نیاز به چک‌کردن سطح مایه هیدرولیک در خودرو هست

مزایا فرمان برقی:

• استهلاک کمتر
• برداشته شدن بار اضافه از دوش موتور (مصرف سوخت کمتر و قدرت بیشتر)
• پیچیدگی فنی کمتر
• فرمان بسیار نرم‌تر
• به‌راحتی می‌توان بر روی آن حالت اسپورت، کامفورت و… قرار داد. (تنها با تغییر تنظیمات ECU)

معایب فرمان برقی:

• قیمت بالا
• در این سیستم ارتعاشات ناشی از برخورد لاستیک‌ها با جاده به میزان بسیار کمی به فرمان منتقل می‌شود و ازاین‌رو راننده معمولاً نمی‌تواند حس واقعی رانندگی را درک کند و همواره گمان می‌کند سیستم‌هایی الکترونیکی در حال کنترل خودروی اوست. (حتی امروزه در برخی از خودروها مانند تویوتا BZ4X سیستمی طراحی شده تا تمام لرزش‌ها و ارتعاشات سطح جاده حذف شود و فرمان هیچ لرزشی نداشته باشد!)
• امکان استفاده از این سیستم در تمام خودروها مخصوصاً خودروهای سنگین نیست؛ زیرا در خودروهای باری و سنگین‌وزن، موتور الکتریکی باید بسیار قدرتمند باشد تا بتواند چرخ‌ها خودرو را بچرخاند. اصولاً نصب و استفاده از این موتور الکتریکی قدرتمند در خودرو نیاز به صرف هزینه بسیار دارد و ازاین‌رو استفاده از آن در خودروهای سنگین‌وزن و کامیون‌ها عملاً غیرممکن شده.

فرمان الکتروهیدرولیکی چیست؟

سیستم الکتروهیدرولیکی همان‌طور که از نامش پیداست از تلفیق دو سیستم کمکی برقی و کمکی هیدرولیکی تشکیل شده و در اصل بین آن دو قرار می‌گیرد. در این نوع فرمان‌ها حسگر گشتاور چرخش فرمان را تشخیص، و اطلاعات لازم را به‌واسطه ECU به موتور الکتریکی می‌رساند. موتور الکتریکی پس از دریافت اطلاعات، نیروی لازم را برای ایجاد فشار روغن مناسب به پمپ هیدرولیک منتقل می‌کند. در واقع در این نوع سیستم پمپ هیدرولیک هیچ ارتباطی با موتور احتراق داخلی خودرو ندارد. البته در فرمان‌های الکتروهیدرولکی تنها بار اضافه‌ای که پمپ هیدرولیک به موتور وارد می‌کرد حذف شده و غیر از این، هیچ‌کدام از مزایا فرمان‌های الکتریکی در آن وجود ندارد. استفاده از فرمان الکتروهیدرولیکی در خودروها چندان مرسوم نیست و در صورت استفاده بیشتر در خودروهای باری و تجاری سبک و نیمه‌سنگین به کار گرفته می‌شود.