برلیانس
سراتو
آریو
قطعات بدون دسته
همه محصولات
بررسی عملکرد سیستم فرمان هیدرولیک خودرو – سیستم فرمان هیدرولیک یکی از پرکاربردترین فناوریها در خودروها است که با هدف کاهش نیروی لازم برای چرخاندن فرمان طراحی شده است. این سیستم با بهرهگیری از فشار روغن هیدرولیک، نیروی واردشده توسط راننده را تقویت کرده و کنترل خودرو را بسیار آسانتر میکند.
اجزای اصلی سیستم فرمان هیدرولیک
پمپ هیدرولیک
پمپ هیدرولیک قلب سیستم فرمان هیدرولیک محسوب میشود. این قطعه وظیفه دارد روغن هیدرولیک را از مخزن مکش کرده و با فشار کافی در مدار گردش دهد تا نیروی کمکی لازم برای چرخاندن فرمان فراهم شود. بدون وجود این پمپ، سیستم فرمان هیدرولیک عملاً کارایی نخواهد داشت.
نحوه عملکرد پمپ هیدرولیک
۱. پمپ توسط تسمه به میللنگ موتور متصل است و با روشن شدن موتور شروع به کار میکند.
۲. روغن از مخزن هیدرولیک وارد پمپ شده و توسط پرهها یا دندههای داخلی تحت فشار قرار میگیرد.
۳. پمپ روغن را از طریق شیلنگ فشار قوی به سمت شیر کنترل هدایت میکند.
۴. در صورتی که راننده فرمان را نچرخاند، فشار اضافی روغن از طریق سوپاپ اطمینان به مخزن بازگردانده میشود تا آسیبی به اجزای سیستم وارد نشود.
انواع پمپهای هیدرولیک فرمان
پمپهای فرمان هیدرولیک معمولاً در چند نوع طراحی میشوند:
پمپهای پرهای (Vane Pump): رایجترین نوع در خودروها، که دارای پرههای متحرک است و فشار یکنواختی تولید میکند.
پمپهای دندهای (Gear Pump): از دو دنده درگیر تشکیل شده و ساختار سادهای دارد، اما صدای بیشتری ایجاد میکند.
پمپهای پیستونی (Piston Pump): بیشتر در خودروهای سنگین استفاده میشود و توانایی ایجاد فشار بسیار بالا را دارد.
مخزن روغن
مخزن روغن یکی از اجزای اصلی سیستم فرمان هیدرولیک است که وظیفه نگهداری و تأمین روغن هیدرولیک را بر عهده دارد. این قطعه در ظاهر ساده به نظر میرسد، اما عملکرد صحیح آن برای تضمین کارکرد نرم و بدون مشکل فرمان اهمیت بالایی دارد.
وظایف اصلی مخزن روغن
۱. ذخیره روغن هیدرولیک: این مخزن حجم مشخصی از روغن را نگهداری میکند تا همیشه برای پمپ در دسترس باشد.
۲. تأمین جریان یکنواخت: روغن موجود در مخزن بهطور مداوم به پمپ تغذیه میشود و از ایجاد وقفه در سیستم جلوگیری میکند.
۳. جبران کاهش سطح روغن: در اثر نشت یا تبخیر جزئی، کاهش سطح روغن رخ میدهد و مخزن امکان اضافهکردن روغن را فراهم میکند.
۴. خنکسازی نسبی روغن: با توجه به اینکه روغن در مدار تحت فشار و اصطکاک قرار میگیرد، مخزن به خنکسازی و تهویه آن کمک میکند.
۵. جدا کردن هوا و کف: طراحی مخزن به گونهای است که ورود حبابهای هوا به سیستم کاهش یابد، زیرا هوا باعث افت فشار و عملکرد نامناسب فرمان میشود.
اجزای مخزن روغن
درپوش و فیلتر داخلی: بیشتر مخازن مجهز به یک فیلتر ساده هستند که از ورود ذرات معلق یا ناخالصیها به مدار جلوگیری میکند.
لوله ورودی و خروجی: مسیر ورود روغن برگشتی از سیستم و مسیر خروج روغن به سمت پمپ.
خط نشانگر سطح روغن (MIN و MAX): روی بدنه یا درپوش مخزن مشخص شده تا راننده یا تعمیرکار به راحتی سطح روغن را بررسی کند.
شیر کنترل یا سوپاپ فرمان
شیر کنترل (Valve) که به آن سوپاپ فرمان هم گفته میشود، یکی از حساسترین اجزای سیستم فرمان هیدرولیک است. وظیفه اصلی این قطعه، تنظیم مسیر و مقدار جریان روغن تحت فشار است تا هنگام چرخاندن فرمان، فشار روغن به سمت مناسب هدایت شده و چرخها با کمترین نیرو حرکت کنند.
این قطعه در واقع مغز متفکر سیستم فرمان هیدرولیک است و بهطور مستقیم با حرکت راننده روی فرمان در ارتباط میباشد.
وظایف شیر کنترل در فرمان هیدرولیک
۱. تنظیم فشار روغن: وقتی راننده فرمان را در حالت مستقیم نگه میدارد، شیر کنترل اجازه میدهد روغن تحت فشار دوباره به مخزن بازگردد و فشاری اضافی ایجاد نشود.
۲. هدایت روغن در جهت مناسب: هنگامی که راننده فرمان را به چپ یا راست میچرخاند، شیر کنترل مسیر روغن را تغییر میدهد تا به یکی از محفظههای سیلندر هیدرولیک وارد شود.
۳. جلوگیری از فشار بیش از حد: بیشتر شیرهای کنترل مجهز به سوپاپ اطمینان (Relief Valve) هستند که در صورت افزایش بیش از حد فشار، روغن را به مخزن بازمیگردانند.
۴. ایجاد نرمی در حرکت فرمان: با تنظیم میزان روغن ورودی به سیلندر، حرکت فرمان نرم و متعادل میشود.
انواع شیر کنترل در سیستم فرمان هیدرولیک
شیر چرخشی (Rotary Valve): رایجترین نوع که داخل جعبه فرمان نصب میشود. این شیر به حرکت پیچشی میلفرمان حساس است و بر اساس آن جریان روغن را تنظیم میکند.
شیر کشویی (Spool Valve): در برخی طراحیها استفاده میشود و با حرکت خطی قطعه داخلی مسیر روغن را تغییر میدهد.
نحوه عملکرد شیر کنترل (مثال ساده)
۱. فرمان در حالت مستقیم ← روغن از پمپ به مخزن بازمیگردد (فشار خاصی روی سیلندر وجود ندارد).
۲. راننده فرمان را به چپ میچرخاند ← شیر کنترل روغن را به محفظه سمت راست سیلندر هدایت میکند، در نتیجه پیستون سیلندر به سمت چپ حرکت میکند و چرخها میچرخند.
۳. راننده فرمان را به راست میچرخاند ← عکس حالت قبل اتفاق میافتد و روغن وارد محفظه سمت چپ سیلندر میشود.
سیلندر هیدرولیک یا جعبه فرمان
سیلندر هیدرولیک (Hydraulic Cylinder) که معمولاً در قالب جعبه فرمان هیدرولیک طراحی میشود، یکی از اصلیترین اجزای این سیستم است. این قطعه در حقیقت بخشی است که فشار روغن را به نیروی مکانیکی تبدیل کرده و باعث حرکت چرخهای خودرو میشود.
وظیفه سیلندر هیدرولیک
۱. دریافت روغن تحت فشار از شیر کنترل.
۲. اعمال فشار روغن بر روی پیستون داخلی.
۳. تبدیل نیروی هیدرولیکی به حرکت خطی پیستون.
۴. انتقال این حرکت به میلههای متصل به چرخها (Rack & Pinion یا بازوهای فرمان).
به بیان ساده: راننده فرمان را میچرخاند ← شیر کنترل مسیر روغن را تعیین میکند ← روغن وارد یکی از محفظههای سیلندر میشود ← پیستون حرکت میکند ← این حرکت به چرخها منتقل میشود.
ساختار سیلندر هیدرولیک (در جعبه فرمان)
پیستون داخلی: قطعهای استوانهای که در مرکز سیلندر قرار دارد و روغن به دو طرف آن فشار وارد میکند.
میله یا شفت متصل به پیستون: حرکت پیستون را به سیستم مکانیکی فرمان منتقل میکند.
محفظههای دوطرفه: دو فضای جداگانه در اطراف پیستون وجود دارد؛ ورود روغن به یکی از محفظهها، باعث حرکت پیستون به سمت مقابل میشود.
آببندها (کاسهنمدها): برای جلوگیری از نشت روغن در محل حرکت پیستون استفاده میشوند.
انواع طراحی جعبه فرمان هیدرولیک
۱. سیستم هیدرولیک با مکانیزم دنده شانهای و پینیون (Rack & Pinion):
رایجترین نوع در خودروهای سواری. در این طراحی، حرکت پیستون باعث جابجایی شانه دندانهدار میشود و این حرکت به پینیون و سپس به چرخها منتقل میشود.
۲. سیستم هیدرولیک با مکانیزم ساچمهای (Recirculating Ball):
بیشتر در خودروهای سنگین و شاسیبلندهای قدیمی استفاده میشد. در این سیستم، حرکت فرمان از طریق یک مکانیزم پیچ و ساچمه به بازوهای فرمان منتقل میشود.
شیلنگها و لولهها
شیلنگها و لولهها نقش حیاتی در سیستم فرمان هیدرولیک دارند، زیرا وظیفه اصلی آنها انتقال روغن هیدرولیک بین اجزای مختلف سیستم است. این بخشها اگرچه ظاهر سادهای دارند، اما کوچکترین نقص یا نشتی در آنها میتواند کل سیستم فرمان را از کار بیندازد.
وظایف شیلنگها و لولهها
۱. انتقال روغن تحت فشار: شیلنگ فشار قوی، روغن پمپشده را از پمپ هیدرولیک به شیر کنترل منتقل میکند.
۲. بازگرداندن روغن به مخزن: شیلنگ برگشتی، روغن استفادهشده یا اضافی را از جعبه فرمان به مخزن بازمیگرداند.
۳. تحمل فشار و دما: شیلنگها باید در برابر فشار بالا (گاهی بیش از ۷۰ بار) و دمای زیاد روغن مقاوم باشند.
۴. جلوگیری از لرزش و ضربه روغن: طراحی انعطافپذیر شیلنگها به جذب ارتعاشات کمک میکند و از آسیب رسیدن به اتصالات جلوگیری مینماید.
انواع شیلنگها و لولهها
شیلنگ فشار قوی (High Pressure Hose): از چند لایه لاستیک و بافت فلزی تقویتشده ساخته میشود تا در برابر فشار زیاد دوام بیاورد.
شیلنگ برگشتی (Return Hose): فشار پایینتری را تحمل میکند و معمولاً از جنس لاستیک تقویتشده است.
لولههای فلزی سخت: در بخشهایی از سیستم که نیاز به استحکام بیشتر یا مسیر ثابت وجود دارد، استفاده میشوند.
نحوه عملکرد سیستم فرمان هیدرولیک
سیستم فرمان هیدرولیک با استفاده از روغن تحت فشار نیروی دست راننده را تقویت کرده و باعث میشود چرخاندن فرمان با کمترین تلاش ممکن انجام شود. فرآیند عملکرد آن شامل مراحل زیر است:
۱. تأمین فشار توسط پمپ هیدرولیک
پمپ هیدرولیک توسط تسمه به میللنگ موتور متصل است.
با روشن شدن موتور، پمپ شروع به کار کرده و روغن را از مخزن هیدرولیک مکش میکند.
روغن تحت فشار بالا (گاهی تا حدود ۷۰ تا ۱۲۰ بار در خودروهای سواری) به سمت شیر کنترل ارسال میشود.
۲. عبور روغن از شیر کنترل یا سوپاپ فرمان
وقتی فرمان در حالت مستقیم قرار دارد، شیر کنترل مسیر روغن را باز میگذارد تا روغن بدون ایجاد فشار اضافی به مخزن بازگردد.
وقتی راننده فرمان را به چپ یا راست میچرخاند، شیر کنترل مسیر جریان روغن را تغییر میدهد.
روغن تحت فشار به یکی از دو طرف پیستون سیلندر هیدرولیک هدایت میشود.
۳. عملکرد سیلندر هیدرولیک (جعبه فرمان)
ورود روغن به یک طرف سیلندر، باعث فشار بر روی پیستون میشود.
پیستون حرکت خطی میکند و این حرکت توسط شانه و پینیون یا بازوهای فرمان به چرخهای جلو منتقل میشود.
به طور همزمان روغن از طرف مقابل پیستون تخلیه شده و به مخزن بازمیگردد.
۴. نقش شیلنگها و لولهها
شیلنگ فشار قوی، روغن پمپشده را به شیر کنترل منتقل میکند.
شیلنگ برگشتی، روغن مصرفشده یا اضافی را به مخزن برمیگرداند.
این شیلنگها باید توانایی تحمل فشار و دمای بالا را داشته باشند.
۵. چرخه مداوم روغن
این فرآیند به صورت دائمی و در یک مدار بسته تکرار میشود.
وجود سوپاپ اطمینان در پمپ یا شیر کنترل باعث میشود اگر فشار بیش از حد بالا رود، روغن به مخزن بازگردد تا از آسیب دیدن سیستم جلوگیری شود.
نکات فنی مهم در عملکرد سیستم فرمان هیدرولیک
فشار کاری: بسته به نوع خودرو، فشار روغن بین ۷۰ تا ۱۲۰ بار متغیر است.
دبی جریان روغن: معمولاً بین ۰/۷ تا ۱/۵ لیتر در دقیقه در خودروهای سواری.
دمای کاری: روغن هیدرولیک باید در دمای بین ۵۰ تا ۹۰ درجه سانتیگراد بهترین عملکرد را داشته باشد.
نوع روغن: استفاده از روغن توصیهشده توسط سازنده (ATF یا روغنهای هیدرولیک خاص) ضروری است.
نشتی هوا: ورود هوا به مدار باعث ایجاد کف، کاهش فشار و سخت شدن فرمان میشود.
وابستگی به موتور: از آنجایی که پمپ با میللنگ موتور حرکت میکند، فرمان هیدرولیک فقط در زمان روشن بودن موتور نرم عمل میکند.
مزایای سیستم فرمان هیدرولیک
کاهش محسوس نیروی مورد نیاز برای چرخاندن فرمان.
افزایش دقت و ایمنی در رانندگی بهویژه در سرعتهای پایین.
بهبود کنترل خودرو در مسیرهای ناهموار و هنگام پارک کردن.
معایب سیستم فرمان هیدرولیک
وابستگی کامل به روشن بودن موتور خودرو.
نیاز به سرویس و تعویض دورهای روغن هیدرولیک.
امکان بروز نشتی روغن در شیلنگها یا اتصالات.
جمعبندی
سیستم فرمان هیدرولیک یکی از فناوریهای کلیدی در خودروها است که با تقویت نیروی واردشده توسط راننده، چرخاندن فرمان را آسانتر و رانندگی را ایمنتر میکند. این سیستم از چند جزء اصلی شامل پمپ هیدرولیک، مخزن روغن، شیر کنترل یا سوپاپ فرمان، سیلندر هیدرولیک (جعبه فرمان) و شیلنگها و لولهها تشکیل شده است که هر یک نقش مهمی در عملکرد صحیح سیستم دارند.
پمپ هیدرولیک فشار لازم را ایجاد میکند، مخزن روغن منبع و تهویه روغن را فراهم میآورد، شیر کنترل مسیر و فشار روغن را هدایت میکند، سیلندر هیدرولیک فشار روغن را به حرکت مکانیکی چرخها تبدیل میکند و شیلنگها و لولهها جریان روغن را بین اجزا منتقل میکنند.
عملکرد سیستم فرمان هیدرولیک بر اساس گردش مداوم روغن تحت فشار و هدایت آن توسط شیر کنترل است، به گونهای که حرکت فرمان به آسانی و با کمترین نیرو به چرخها منتقل میشود. نکات فنی مانند فشار کاری، دبی جریان روغن، دمای کاری و نوع روغن تأثیر مستقیم بر کارایی و عمر سیستم دارند.
مزیت اصلی این سیستم کاهش نیروی لازم برای چرخاندن فرمان، افزایش دقت و ایمنی در رانندگی و بهبود کنترل خودرو در شرایط مختلف است، در حالی که معایبی مانند وابستگی به روشن بودن موتور، نیاز به سرویس دورهای و امکان نشتی روغن نیز وجود دارد.
به طور کلی، نگهداری صحیح، بررسی دورهای روغن، شیلنگها و اتصالات، و استفاده از روغن هیدرولیک استاندارد کلید حفظ عملکرد مطلوب و طول عمر سیستم فرمان هیدرولیک در خودرو است.
