ما هو نظام التوجيه للسيارات الأكثر استخدامًا في العالم؟
يُعد نظام التوجيه أحد أهم مكونات السيارة، إذ يرتبط ارتباطًا مباشرًا بأداء السيارة وسلامتها أثناء القيادة. من أقدم أنظمة التوجيه الميكانيكية إلى أنظمة التوجيه الحديثة،نظام التوجيه الكهربائيشهدت تقنية توجيه السيارات تطوراتٍ عديدة. وتُستخدم أنظمة توجيه السيارات المتنوعة على نطاق واسع حول العالم. ولكل نظام مزاياه وعيوبه، إلا أن بعض أنظمة التوجيه أصبحت الأكثر استخدامًا عالميًا بفضل أدائها الممتاز وإمكانية تطبيقها على نطاق واسع.
ستستكشف هذه المقالة أنظمة التوجيه للسيارات الأكثر استخدامًا في العالم اليوم، وتحلل مبادئ عملها، ومزاياها وعيوبها، وأسباب تطبيقها الواسع.
ما هو نظام التوجيه في السيارة؟
يُعد نظام التوجيه جزءًا أساسيًا من نظام التحكم في المركبة. وتتمثل وظيفته الرئيسية في نقل تعليمات التوجيه من السائق بدقة إلى العجلات لضمان توجيه المركبة. سواءً كانت سيارة صغيرة، أو سيارة دفع رباعي، أو شاحنة تجارية، تعتمد جميع المركبات على نظام التوجيه للحفاظ على اتجاه القيادة الصحيح وإجراء عمليات التوجيه عند الحاجة.
يؤثر أداء نظام توجيه السيارات بشكل مباشر على ثبات السيارة وراحة القيادة وسلامتها. لذلك، لطالما كان تصميم نظام توجيه فعال وموثوق به موضوعًا بالغ الأهمية في مجال هندسة السيارات.
ما هي الأنواع الرئيسية لأنظمة التوجيه في السيارات؟
في الوقت الحاضر، تشمل أنواع أنظمة التوجيه الشائعة في صناعة السيارات بشكل أساسي ما يلي:
● نظام التوجيه الميكانيكي: أقدم نوع من أنظمة التوجيه، وهو عبارة عن هيكل ميكانيكي بحت، يتكون من عمود التوجيه، ورف التوجيه، وقضيب التوجيه ومكونات أخرى.
● نظام التوجيه الهيدروليكي (HPS): يوفر الطاقة من خلال مضخة هيدروليكية لتقليل القوة المطلوبة من السائق لتدوير عجلة القيادة.
● نظام التوجيه الكهربائي (EPS): يستخدم محركًا كهربائيًا لتوفير الطاقة للتوجيه، وقد حل تدريجيًا محل نظام الطاقة الهيدروليكية وأصبح الخيار السائد.
● نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني (خدمات الصحة والرفاهية): يجمع بين خصائص أنظمة التوجيه الهيدروليكية والكهربائية، ويحسن تأثير التوجيه المعزز من خلال التحكم الإلكتروني.
● نظام التوجيه بأربع عجلات (4WS): وهو نظام تم تجهيزه في بعض الموديلات المتطورة، حيث يمكن توجيه العجلات الأمامية والخلفية، مما يحسن التحكم والاستقرار.
نظام التوجيه الهيدروليكي (HPS)
مبدأ عمل نظام التوجيه الهيدروليكي:
كان نظام التوجيه الهيدروليكي المعزز (HPS) أكثر أنظمة التوجيه استخدامًا في العالم، وخاصةً في سوق السيارات من تسعينيات القرن الماضي وحتى أوائل القرن الحادي والعشرين. يعتمد مبدأ عمل نظام التوجيه الهيدروليكي على توليد ضغط عبر مضخة هيدروليكية تعمل بالمحرك، حيث تنقل المضخة الهيدروليكية زيتًا هيدروليكيًا عالي الضغط إلى أسطوانة الطاقة عند طرفي رف التوجيه. عند إدارة السائق لعجلة القيادة، يتحكم صمام الطاقة في دخول زيت الهيدروليكي إلى الجانب الأيسر أو الأيمن من أسطوانة الطاقة وفقًا لاتجاه دوران عجلة القيادة وسعة دورانها، مما يوفر دعمًا قويًا ويُسهّل التوجيه.
مزايا نظام التوجيه الهيدروليكي:
● ردود فعل قوة التوجيه الحقيقية: ردود فعل قوة نظام الطاقة الهيدروليكية خطية نسبيًا، ويمكن للسائق أن يشعر بوضوح بالاتصال بين العجلة والأرض، مما يساعد على تعزيز ثقة القيادة.
● تقنية متطورة وتكلفة منخفضة نسبيًا: منذ نشأتها، شهدت أنظمة التوجيه الهيدروليكية عقودًا من التطوير والتحسين. تقنيتها متطورة جدًا وتكلفة إنتاجها منخفضة نسبيًا.
● مجموعة واسعة من التطبيقات: نظام الطاقة الهيدروليكية مناسب لأنواع مختلفة من المركبات، من السيارات الصغيرة إلى الشاحنات الثقيلة.
عيوب نظام التوجيه الهيدروليكي:
استهلاك مرتفع للطاقة: يتطلب نظام الطاقة الهيدروليكية من المحرك توفير الطاقة لتشغيل المضخة الهيدروليكية. حتى في حالة عدم التوجيه، تستمر المضخة الهيدروليكية في العمل، مما يؤدي إلى هدر الطاقة.
● تكلفة صيانة عالية: يحتاج نظام التوجيه الهيدروليكي إلى استبدال الزيت الهيدروليكي بانتظام، وتكون الأختام عرضة للشيخوخة وتسرب الزيت، مما يزيد من تعقيد وتكلفة الصيانة.
● الوزن الثقيل: المضخة الهيدروليكية، وأسطوانة الطاقة، وأنبوب الزيت والمكونات الأخرى في نظام الطاقة الهيدروليكية ثقيلة نسبيًا، وهو ما لا يتناسب مع التصميم خفيف الوزن للمركبة.
تطبيق نظام التوجيه الهيدروليكي:
كان نظام التوجيه الهيدروليكي يُستخدم على نطاق واسع في مختلف سيارات الركاب والمركبات التجارية، وخاصةً في أواخر القرن العشرين، حيث زُوِّدت جميع المركبات المتوسطة والراقية تقريبًا بنظام توجيه هيدروليكي. ومع ذلك، مع ظهور نظام التوجيه الكهربائي (EPS)، انخفض استخدام نظام التوجيه الهيدروليكي تدريجيًا، إلا أنه لا يزال يُستخدم في بعض المركبات الثقيلة والمركبات الخاصة.
نظام التوجيه الكهربائي (EPS)
مبدأ عمل نظام التوجيه الكهربائي:
يُعد نظام التوجيه الكهربائي المعزز (EPS) أحد أكثر أنظمة التوجيه شيوعًا في العالم. بخلاف نظام الطاقة الهيدروليكية التقليدي، يوفر نظام التوجيه الكهربائي المعزز مساعدة توجيه مباشرة من خلال محرك كهربائي. يقوم مبدأ عمل نظام التوجيه الكهربائي المعزز على أنه عندما يدير السائق عجلة القيادة، يستشعر المستشعر زاوية التوجيه وقوة التوجيه وينقل الإشارة إلى وحدة التحكم الإلكترونية (وحدة التحكم الإلكترونية). تتحكم وحدة التحكم الإلكترونية في تشغيل المحرك وفقًا للإشارة، ثم تُزوّد رف التوجيه بالطاقة من خلال آلية تروس أو نظام سير.
مزايا نظام التوجيه الكهربائي:
كفاءة عالية في استخدام الطاقة: يُشغّل نظام التوجيه الكهربائي المحرك فقط عند انعطاف السائق، وعند القيادة بخط مستقيم، يكون المحرك في وضع الاستعداد ولا يستهلك طاقة. وبالتالي، يتميز نظام التوجيه الكهربائي بكفاءة أعلى في استخدام الطاقة، ويُقلل استهلاك الوقود بشكل فعال.
● خفيف الوزن: بالمقارنة مع نظام التوجيه الهيدروليكي، لا يتطلب نظام التوجيه الكهربائي مضخة هيدروليكية وأنبوب زيت وأسطوانة طاقة، وبالتالي فهو أخف وزناً ويساعد في تحقيق التصميم خفيف الوزن للمركبة.
● إمكانية برمجة قوية: نظرًا لأن نظام التوجيه الكهربائي يتم إدارته بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية، يمكن تعديل حجم وخصائص مساعد التوجيه بواسطة البرنامج للتكيف مع ظروف القيادة المختلفة وتفضيلات السائق.
● صيانة بسيطة: لا يستخدم نظام التوجيه الكهربائي الزيت الهيدروليكي، لذلك ليست هناك حاجة لاستبدال الزيت الهيدروليكي، ولا توجد مشكلة تسرب في النظام الهيدروليكي، مما يقلل من تكاليف الصيانة والتعقيد.
عيوب نظام التوجيه الكهربائي:
● عدم وجود ردود فعل واقعية: على الرغم من أن نظام التوجيه الكهربائي يمكنه محاكاة ردود فعل قوة معينة من خلال البرمجة، إلا أن ردود فعل القوة الخاصة به ليست واقعية مثل تلك الخاصة بنظام التوجيه الهيدروليكي التقليدي، مما قد يجعل السائق يشعر أحيانًا بعدم الاتصال بالطريق.
● خطر تعطل المكونات الإلكترونية: يعتمد نظام التوجيه الكهربائي على دقة تشغيل المكونات الإلكترونية. في حال تعطل وحدة التحكم الإلكترونية أو المحرك، قد يتوقف نظام التوجيه.
تطبيق نظام التوجيه الكهربائي:
في الوقت الحاضر، أصبح نظام التوجيه الكهربائي (EPS) هو النظام السائد في سوق السيارات العالمي، وخاصةً في قطاع سيارات الركاب. تستخدم جميع الطرازات الجديدة تقريبًا أنظمة التوجيه الكهربائي. ولا يقتصر استخدامه على السيارات الصغيرة وسيارات الدفع الرباعي، بل دخل تدريجيًا في مجال بعض المركبات التجارية والمركبات الثقيلة. ويعود انتشار نظام EPS إلى كفاءته العالية في استهلاك الطاقة، وخفة وزنه، وسهولة صيانته، كما أنه يلبي معايير الانبعاثات واقتصاد الوقود الصارمة للسيارات الحديثة.
نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني (خدمات الصحة والرفاهية)
مبدأ عمل نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني:
نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني (خدمات الصحة والرفاهية) هو مزيج من نظام التوجيه الهيدروليكي والكهربائي. يعتمد مبدأ عمله على تشغيل المضخة الهيدروليكية بواسطة محرك كهربائي لتوفير الدعم الهيدروليكي. يُحسّن هذا النظام استهلاك الطاقة من خلال التحكم الإلكتروني مع الحفاظ على مزايا نظام الدعم الهيدروليكي.
مزايا نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني:
● الجمع بين مزايا الأنظمة الهيدروليكية والكهربائية: لا يحتفظ نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني بخصائص ردود الفعل الجيدة للقوة لنظام التوجيه الهيدروليكي فحسب، بل يعمل أيضًا على تحسين كفاءة الطاقة للنظام من خلال وحدة التحكم الإلكترونية، مما يقلل من استهلاك الطاقة غير الضروري.
● قابلية تطبيق واسعة: يمكن تطبيق نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني على أنواع مختلفة من المركبات، وخاصة تلك المركبات الكبيرة ذات الطلب العالي على مساعدة التوجيه، مثل الشاحنات وسيارات الدفع الرباعي.
عيوب نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني:
● هيكل معقد وتكلفة عالية: يجمع نظام الطاقة الهيدروليكية الإلكتروني بين النظامين الهيدروليكي والكهربائي، مما ينتج عنه هيكل أكثر تعقيدًا وتكاليف تصنيع وصيانة عالية نسبيًا.
● الوزن الثقيل: بالمقارنة مع نظام التوجيه الكهربائي النقي، فإن نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني له وزن إجمالي أكبر بسبب الاحتفاظ بالجزء الهيدروليكي، وهو ما لا يساعد على التصميم خفيف الوزن للمركبة.
تطبيق نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني:
يُستخدم نظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني بشكل رئيسي في المركبات التي تتطلب مساعدة توجيه عالية، مثل الشاحنات الثقيلة وسيارات الدفع الرباعي وبعض السيارات الرياضية عالية الأداء. عادةً ما تتطلب هذه المركبات مساعدة توجيه أكبر، ويمكن لنظام التوجيه الهيدروليكي الإلكتروني توفير مساعدة قوية مع الحفاظ على كفاءة عالية في استهلاك الطاقة.
نظام التوجيه الأكثر استخدامًا في العالم
بشكل عام،نظام التوجيه الكهربائيأصبح نظام التوجيه (EPS) الأكثر استخدامًا في العالم. بفضل كفاءته العالية وخفة وزنه وسهولة صيانته، حل هذا النظام تدريجيًا محل نظام التوجيه الهيدروليكي التقليدي، وأصبح الخيار الأمثل لكبار مصنعي السيارات.
على الرغم من أن أنظمة التوجيه الهيدروليكية والإلكترونية لا تزالان تحتلان مكانًا في مجالات محددة، إلا أن نطاق استخدامهما تقلص تدريجيًا. وقد أكسبتها مزايا أنظمة التوجيه الكهربائية، من حيث كفاءة الطاقة وسهولة التحكم والتكيف، شهرةً واستخدامًا واسعَين عالميًا.
ولذلك، فإن نظام EPS هو بلا شك نظام التوجيه الأكثر استخدامًا في العالم، حيث يوفر ضمانًا لسلامة القيادة وراحة ملايين المركبات حول العالم.
