فرمان به عنوان یکی از اجزای اصلی خودرو، می‌تواند به صورت مستقیم کیفیت رانندگی را تحت تاثیر قرار دهد. فرمان‌های خودرو به لحاظ تکنولوژیکی دارای انواع مختلفی هستند که فرمان برقی و هیدرولیکی به عنوان مهم‌ترین نوع آن شناخته می‌شوند. این دو نوع فرمان با توجه به عوامل مختلفی از جمله نیازهای رانندگی، تکنولوژی مورد استفاده و هزینه‌های تعمیر و نگهداری در انواع خودروها به کار گرفته می‌شوند. فرمان برقی و هیدرولیکی هر کدام مزایا و معایبی دارند. برای کسب اطلاعات جامع‌تر در مورد مزایای فرمان برقی نسبت به هیدرولیکی دعوت می‌کنم در ادامه این مطلب ما را همراهی کنید.
فرمان خودرو چیست؟
فرمان خودرو به عنوان یکی از اجزای اصلی و مهم هر وسیله نقلیه، وظیفه کنترل آن را بر عهده دارد. عملکرد این قطعه از طریق ترکیبی از سیستم‌های مکانیکی و هیدرولیکی یا برقی امکان‌پذیر می‌شود تا بتواند جهت حرکت خودرو را تحت کنترل نگه دارد. این سیستم با تبدیل ورودی‌های چرخشی راننده به حرکات چرخ‌های جلو در جهت چپ و راست، امکان هدایت خودرو را فراهم می‌آورد. همانطور که پیش‌تر نیز اشاره شد، فرمان خودرو به دو نوع کلی برقی و هیدرولیک تقسیم‌بندی می‌شود که هر کدام براساس یک تکنولوژی خاص طراحی شده و عمل می‌کنند. برای درک بهتر مزایای فرمان برقی نسبت به فرمان هیدرولیک، در ادامه به شرح هر کدام از این فرمان‌ها می‌پردازیم:
فرمان برقی
فرمان برقی (Electric Power Steering) یا EPS، برای کمک به چرخاندن فرمان از نیروی الکتریکی بهره می‌برد. محل تعبیه موتور الکتریکی یا روی جعبه فرمان یا ستون فرمان است که به راننده کمک می‌کند تا بتواند غریبلک فرمان را به راحتی به گردش در بیاورد. حسگرهای متصل به خودرو، نیروی چرخشی یا گشتاور وارد شده به فرمان از سوی راننده را اندازه‌گیری می‌کنند. سپس این داده‌ها را به منظور تعیین میزان نیروی کمکی موردنیاز راننده برای چرخاندن چرخ‌های جلو مورد استفاده قرار می‌دهند.
مهم‌ترین عامل تعیین‌کننده نیروی کمکی موردنیاز برای تنظیم فرمان، سرعت است. احتمالا در هنگام رانندگی در سرعت‌های پایین متوجه شده‌اید که فرمان چرخش نرم‌تری دارد و امکان مانور ساده‌تر را برای شما فراهم می‌کند. اما در سرعت‌های بالاتر، فرمان سفت‌تر می‌شود تا پایداری و ایمنی بیشتری را ارائه دهد.
اجزای فرمان برقی
اجزای اصلی فرمان برقی به شرح زیر است:
موتور الکتریکی: نیروی موردنیاز برای چرخش راحت‌تر فرمان را تامین می‌کند. این موتور نزدیک سیستم فرمان نصب می‌شود و براساس سیگنال‌های ارسال شده از ecu کار می‌کند.
واحد کنترل الکترونیکی ایسیو (ECU): ایسیو به عنوان مغز متفکر خودرو، اطلاعات را از سنسورهای مختلف دریافت کرده و براساس شرایط رانندگی، نیروی کمکی موردنیاز را برای چرخش فرمان فراهم می‌کند.
حسگرهای گشتاور: این حسگرها نیروی وارده به فرمان از سوی راننده را اندازه‌گیری می‌کنند. سیگنال‌هایی که توسط این حسگرها به سیستم ECU ارسال می‌شود، برای تنظیم نیروی کمکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
باتری و سیستم الکتریکی: این قطعه الکتریکی به عنوان منبع اصلی تامین انرژی عمل می‌کند و انرژی موردنیاز برای عملکرد موتور الکتریکی و ECU را فراهم می‌آورد.
سیستم سیم‌کشی (Wiring): از این سیستم برای انتقال سیگنال‌ها و تامین انرژی موردنیاز اجزای فرمان برقی استفاده می‌شود.
گیربکس کمکی (Assist Gearbox): وظیفه دارد نیروی تولید شده توسط موتور الکتریکی را به محور فرمان انتقال دهد و زمینه حرکت نرم و همگون آن را فراهم نماید.
سنسورهای حرکت خودرو: داده‌های مربوط به سرعت خودرو را به ECU منتقل می‌کند تا میزان نیروی کمکی موردنیاز براساس سرعت خودرو تنظیم شود.
مزایای فرمان برقی
فرمان برقی را می‌توان از پیشرفته‌ترین سیستم‌های فرمان خودرو به شمار آورد که امروزه در صنعت خودروسازی جایگاه ویژه‌ای را به خود اختصاص داده است. این سیستم برمبنای نیروی الکتریکی کار می‌کند. با توجه به ارائه عملکردی دقیق، تطبیق‌پذیری بالا، از این سیستم اغلب در خودروهای هیبریدی مدرن به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. در ادامه با مزایای این سیستم بیشتر آشنا می‌شویم:
- وزن کمتر سیستم فرمان برقی و در نتیجه افزایش راندمان خودرو
- بهینه‌سازی مصرف سوخت و کاهش هزینه‌های مرتبط با آن
- امکان تنظیم میزان نیروی کمکی موردنیاز با استفاده حسگرها و واحد کنترل الکترونیکی
- کنترل بهتر و دقت بالاتر با توجه به تنظیمات دقیق سیستم فرمان
- فاقد مایع هیدرولیک و بی‌نیاز از هزینه‌های تعمیر و نگهداری مرتبط با آن
- سازگار با سیستم‌های هوشمند و خودران
- عملکرد بدون صدا و در نتیجه بهبود تجربه رانندگی
- مقاومت بالا در شرایط دمایی و محیطی مختلف
معایب فرمان برقی
علیرغم وجود مزایای قابل توجه، فرمان برقی نیز دارای معایبی است. این محدودیت‌ها به سیستم پیچیده و وابستگی آن به اجزای الکترونیکی پیشرفته برمی‌گردد. با شناخت این معایب می‌توانید به درک بهتری از هزینه‌ها و نیازهای نگهداری این سیستم دست پیدا کنید. این معایب عبارتند از:
- هزینه بالای تعمیر و تعویض قطعات
- حساس بودن به نوسانات الکتریکی
- ساختار پیچیده
- متوقف شدن عملکرد در صورت قطعی برق
- عملکرد محدود در دماهای پایین
- وابستگی به کیفیت قطعات الکترونیکی
فرمان هیدرولیک
فرمان هیدرولیک از رایج‌ترین سیستم‌های فرمان مورد استفاده در انواع خودروها به شمار می‌رود. در این سیستم، از فشار هیدرولیکی که توسط پمپ متصل به موتور تولید می‌شود، برای به حرکت درآوردن فرمان استفاده می‌گردد. پمپ فرمان هیدرولیک به وسیله تسمه دینام یا محرک جانبی به چرخش درمی‌آید. این فرآیند باعث ارسال مایع پرفشار به شلنگ فرمان و نهایتا به شیر کنترل فرمان که در قسمت جعبه فرمان خودرو تعبیه شده است، می‌شود. مایع فرمان در یک مخزن نگهداری می‌شود و عملیات پر کردن آن توسط شلنگ برگشت فرمان با فشار کم، انجام می‌گیرد.
سیستم فرمان هیدرولیکی یک فناوری کمکی فرمان قدیمی است که طراحی ساده‌ای دارد. عملکرد این سیستم با اتکا بر پمپ هیدرولیکی انجام می‌گیرد. این پمپ با تحت فشار قرار دادن مایع، باعث ایجاد چرخش در چرخ‌ها می‌شود. مایع فرمان نقش حیاتی در این سیستم بر عهده دارد. به عنوان عملکرد اصلی این مایع می‌توان به چرخاندن فرمان از طریق فشار هیدرولیک اشاره کرد. همچنین در قطعاتی مانند پمپ، پیستون‌های فرمان، شیرها و شلنگ‌ها به عنوان روان‌کننده عمل می‌کند. نبود مایع کافی باعث می‌شود تا پیستون‌ها در اثر اصطکاک دچار آسیب‌دیدگی شده و شلنگ‌ها خشک شوند.
اجزای فرمان هیدرولیک
از مهم‌ترین اجزای سیستم فرمان هیدرولیک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
پمپ هیدرولیک: این پمپ که توسط تسمه به موتور خودرو متصل است، وظیفه دارد فشار لازم برای عملکرد سیستم را تامین کند.
شلنگ‌های فشار قوی: این شلنگ‌ها به منظور انتقال‌دهنده مایع هیدرولیک بین اجزای مختلف طراحی شده‌اند تا با تحمل فشار بالا، مانع از نشت مایع شوند.
مخزن مایع هیدرولیک: این مخزن علاوه بر نگهداری مایع هیدرولیک، از قابلیت بررسی سطح مایع و تعویض آن نیز برخوردار است.
سیلندر و پیستون: با تبدیل نیروی هیدرولیکی به حرکت مکانیکی، باعث چرخش چرخ‌ها می‌شود.
سوپاپ کنترل فشار: این قطعه وظیفه دارد مانع از افزایش بیش از حد فشار در سیستم شده و از آن محافظت نماید.
رک و پینیون (Rack and Pinion): به عنوان بخشی از سیستم مکانیکی موظف است نیروی حاصل از فشار مایع را به حرکت خطی تبدیل نماید.
فیلتر مایع هیدرولیک: از ورود ذرات معلق و سایر آلودگی‌ها به مایع هیدرولیک جلوگیری می‌کند.
مزایای سیستم فرمان هیدرولیک
سیستم فرمان هیدرولیک ساختاری ساده داشته و عملکردی قابل اعتماد دارد. نیروی موردنیاز برای چرخاندن فرمان در این سیستم از طریق مایع هیدرولیک و پمپ مخصوص تولید می‌شود. از جمله مزایای سیستم فرمان هیدرولیک عبارتند از:
- کاهش نیروی موردنیاز برای چرخاندن فرمان
- هزینه‌های تعمیر و نگهداری پایین‌تر
- ارائه عملکردی نرم و قابل پیش‌بینی
- سازگاری با انواع خودروها
- پایداری در شرایط آب و هوایی مختلف
معایب فرمان هیدرولیک
فرمان هیدرولیک نیز علیرغم مزایایی که دارد، دارای معایبی نیز است. این معایب اغلب به ماهیت سیستم هیدرولیک و وابستگی آن به مایع و اجزای مکانیکی برمی‌گردد. از جمله این معایب شامل موارد زیر است:
- افزایش مصرف انرژی
- احتمال نشت مایع هیدرولیک
- هزینه‌های تعمیر مایع هیدرولیک
- هزینه نگهداری و تعویض دوره‌ای مایع هیدرولیک
- وزن بیشتر نسبت به سیستم فرمان برقی
- هزینه تعمیرات ناشی از خرابی قطعات مکانیکی
- ایجاد آلودگی زیست محیطی در صورت نشت مایع هیدرولیک
مزایای فرمان برقی نسبت به فرمان هیدرولیک
با توجه به موارد مذکور می‌توان نتیجه گرفت که سیستم فرمان برقی با توجه به مزایا و فناوری پیشرفته، گزینه‌ای ایده‌آل برای رانندگی در محیط‌های شهری و مسیرهای طولانی به شمار می‌رود. این سیستم، علاوه بر بهینه‌سازی مصرف انرژی، دارای قابلیت‌های هوشمندی از قبیل تنظیم نیروی کمکی موردنیاز برای چرخش فرمان مطابق با سرعت خودرو و فراهم آوردن تجربه رانندگی ایمن و لذت‌بخش است. خودروهای مجهز به سیستم فرمان برقی، علیرغم اینکه گران‌قیمت هستند و هزینه نگهداری و تعمیر سیستم برقی آنها به مراتب بالاتر است، اما در مقابل ایمنی و کیفیت رانندگی بهتری ارائه می‌دهند و از فناوری‌های روز در طراحی آنها استفاده می‌شود.
