نظام التوجيه باستخدام الرف والترس: كل ما تحتاج إلى معرفته
نظام التوجيه بالرف والترسهو أسلوب توجيه مستخدم على نطاق واسع في تكنولوجيا السيارات الحديثة. إنه بسيط ومضغوط وسريع الاستجابة، مما يوفر للسائقين تجربة تحكم موثوقة. على الرغم من أن هذا النظام أصبح من المعدات القياسية في العديد من المركبات، فقد لا يكون من الواضح تمامًا للسائق العادي كيفية عمله وما يفعله.
ستلقي هذه المقالة نظرة عن كثب على العناصر الأساسية للتوجيه بالرف والترس، وكيف يعمل، ولماذا يعد طريقة توجيه مهمة للغاية.
ما هو نظام التوجيه بالرف والترس؟
نظام التوجيه بالرف والترس هو نظام توجيه ميكانيكي يستخدم تفاعل الرف والترس لتحويل الحركة الدورانية لعجلة القيادة إلى حركة جانبية للعجلات. هذا التصميم البسيط نسبيًا فعال للغاية وقد تم استخدامه على نطاق واسع في العديد من المركبات، بما في ذلك السيارات وسيارات الدفع الرباعي والشاحنات الخفيفة.
يتكون النظام من عدة مكونات رئيسية: عجلة القيادة، والتروس، والرف، وقضبان التوصيل والعجلات. عندما يدير السائق عجلة القيادة، يدور الترس (يُسمى أيضًا الترس الصغير) الموجود على عمود عجلة القيادة ويتشابك مع الرف. الرف هو قضيب معدني طويل مسنن يتحرك جانبيًا مع دوران التروس. تنتقل هذه الحركة إلى العجلات من خلال قضيب التوصيل، مما يؤدي في النهاية إلى دوران العجلات.
على الرغم من أن شركات صناعة السيارات الأمريكية تستخدم نظام التوجيه بالرف والترس منذ أقل من 50 عامًا، إلا أن هذا المفهوم موجود في دول أخرى منذ ما يقرب من قرن من الزمان. في ثلاثينيات القرن العشرين، أنتجت شركة بي ام دبليو أول ناقل حركة بالرف والترس، وفقًا لـ هيمينجز المحرك أخبار. كانت شركة فورد أول شركة صناعة سيارات أمريكية تستخدم نظام التوجيه بالرف والترس في الإنتاج، حيث استخدمته في موستانج الثاني عام 1974 وبينتو عام 1974. بينما تبنت أيه إم سي النظام بعد فترة وجيزة في مُحدِد السرعة عام 1975، لم تنتج جنرال موتورز وكرايسلر سيارات بنظام التوجيه بالرف والترس حتى ثمانينيات القرن العشرين.
كيف تعمل آلية التوجيه بالرف والترس؟
وفقًا لمقال من موغ أجزاء، يعمل نظام التوجيه بالرف والترس باستخدام نظام تروس لتحويل الحركة الدائرية لعجلة القيادة إلى الحركة الخطية اللازمة لتحريك العجلات. يتم تجميع التروس داخل أنبوب معدني. يحتوي الأنبوب على فتحات في كلا الطرفين بحيث يمكن ربط الرف بعمود. يتم توصيل الترس بعمود التوجيه بحيث يدور الترس ويحرك الرف عند تدوير عجلة القيادة.
على وجه التحديد، عندما يدير السائق عجلة القيادة، تنتقل الحركة الدورانية إلى الترس الصغير من خلال عمود عجلة القيادة. يتشابك هذا الترس الصغير مع الرف، مما يحول الحركة الدورانية إلى حركة خطية. مع دوران الترس الصغير، يتم دفع الرف للتحرك على مساره. ترتبط مسافة واتجاه هذه الحركة الجانبية بشكل مباشر بكمية واتجاه دوران عجلة القيادة. تتسبب زاوية التوجيه الأكبر في تحرك الرف لمسافة أكبر، وبالتالي تحقيق زاوية توجيه أكبر للعجلة.
تنتقل حركة الرف إلى مفصل التوجيه للعجلة من خلال قضيب التوصيل. تتمثل وظيفة قضيب التوصيل في تحويل الحركة الجانبية للرف إلى دوران للعجلة، وبالتالي التحكم في توجيه السيارة. في النهاية، يتم تحويل الحركة الجانبية للرف إلى توجيه للعجلة. يتم تحديد اتجاه وزاوية توجيه العجلة تمامًا من خلال تفاعل الترس والرف، مما يسمح بالتحكم الدقيق في السيارة.
ما هي مزايا نظام التوجيه بالرف والترس؟
إن تصميم نظام التوجيه بالرف والترس بسيط للغاية ويتكون من عدد صغير من المكونات الرئيسية. ولا يقلل هذا التصميم المبسّط من تكاليف الإنتاج والصيانة فحسب، بل يقلل أيضًا من احتمالية الفشل. توفر أنظمة التوجيه بالرف والترس استجابة توجيه حساسة للغاية بسبب العمل المباشر للترس والرف. وهذا يسمح للمركبة بالاستجابة بسرعة أثناء القيادة، وخاصة للحفاظ على ثبات جيد عند السرعات العالية.
بالإضافة إلى ذلك، فإن أنظمة التوجيه ذات الترس والرف أخف وزنًا من أنظمة التوجيه المعقدة الأخرى. تساعد هذه الميزة في تقليل الوزن الإجمالي للمركبة، وتحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود، وتحسين التحكم في المركبة.
ما هي أنواع أنظمة التوجيه ذات الترس والرف؟
على الرغم من أن المبدأ الأساسي لأنظمة التوجيه بالرف والترس هو نفسه، إلا أنه يمكن تقسيم أنظمة التوجيه بالرف والترس إلى الأنواع التالية وفقًا لاحتياجات السيارة المختلفة وأهداف التصميم:
نظام التوجيه اليدوي برف وترس
نظام التوجيه اليدوي هو النوع الأكثر أساسية، والذي يعتمد على قوة السائق لتشغيل عجلة القيادة والتحكم في توجيه السيارة. لا يحتوي هذا النظام على جهاز مساعدة طاقة إضافي، لذلك يحتاج السائق إلى تطبيق المزيد من القوة لتدوير عجلة القيادة عند القيادة بسرعات منخفضة. تُستخدم الأنظمة اليدوية عادةً في المركبات الأخف وزناً أو المركبات القديمة، وهي مستخدمة على نطاق واسع بسبب بنيتها البسيطة وتكلفتها المنخفضة.
نظام توجيه هيدروليكي بمساعدة رف وترس
النظام توجيه هيدروليكي بمساعدة رف وترسيضيف جهاز مساعدة الطاقة الهيدروليكية إلى النظام اليدوي. يوفر النظام ضغطًا هيدروليكيًا من خلال مضخة التوجيه المعزز، مما يسهل على السائق تشغيل عجلة القيادة. تم استخدام هذا النظام على نطاق واسع في معظم المركبات الحديثة لأنه يوفر الطاقة مع الاحتفاظ بالاستقامة وحساسية نظام الرف والترس.
نظام التوجيه الكهربائي المزود برف وترس
يستخدم نظام التوجيه الكهربائي محركًا كهربائيًا بدلاً من مضخة هيدروليكية لتوفير الطاقة. يتمتع هذا النظام بمزايا الاستجابة السريعة وتوفير الطاقة وحماية البيئة، ويمكنه أيضًا ضبط الطاقة وفقًا لسرعة السيارة لتوفير تجربة قيادة أكثر ملاءمة. أصبحت أنظمة التوجيه الكهربائية تدريجيًا معدات قياسية في العديد من المركبات الجديدة، وخاصة في المركبات الكهربائية والهجينة.
نظام توجيه بجناح وترس متغير النسبة
يختلف نظام التوجيه بجناح وترس متغير النسبة في تصميم الرف، حيث يستخدم تصميمًا متغير الميل. يكون ميل هذا النظام أكبر في أطراف الرف وأصغر في المنتصف. يسمح هذا التصميم للمركبة بتوفير زاوية توجيه أكبر عند السرعات المنخفضة وزاوية توجيه أصغر عند السرعات العالية، وبالتالي تعزيز قدرة المركبة على التحكم والاستقرار.
المشاكل الشائعة في أنظمة التوجيه ذات الرف والترس
على الرغم من أن أنظمة التوجيه ذات الترس والرفوف يمكنها توفير أداء موثوق به في معظم الحالات، إلا أن بعض المشكلات الشائعة قد تحدث أثناء الاستخدام. وفيما يلي بعض المشكلات الشائعة:
تآكل الرف أو الترس
بعد الاستخدام لفترة طويلة، قد يتآكل سطح الرف والترس، مما يتسبب في حدوث ضوضاء غير طبيعية أو تشغيل غير متساوٍ عند التوجيه. عندما يكون التآكل شديدًا، فقد يؤثر أيضًا على دقة التوجيه ويتسبب في توجيه السيارة بشكل غير دقيق.
تسرب الزيت الهيدروليكي
في أنظمة التوجيه الهيدروليكية، يعتبر تسرب الزيت الهيدروليكي مشكلة شائعة. قد يحدث التسرب في الخطوط الهيدروليكية أو الأختام أو مضخات التوجيه، وعادة ما يتجلى ذلك في انخفاض قوة التوجيه أو الفشل الكامل.
زيادة مقاومة التوجيه
عندما تتآكل الأجزاء الداخلية لنظام التوجيه بالرف والترس أو لا يتم تزييتها بشكل جيد أو يفشل النظام الهيدروليكي، فإن مقاومة التوجيه ستزداد بشكل كبير. سيشعر السائق بأن عجلة القيادة أصبحت ثقيلة، خاصة عند التوجيه بسرعات منخفضة.
