المقود في المركبات

مقود في مركبات

Steering wheel - Direction

المقود في المركبات

منظومة المقود steering system في المركبة مجموعة آلية متكاملة لتوجيه المركبة والتحكم في سيرها وتبديل اتجاهها عن طريق طارة المقود steering wheel التي هي إحدى عناصرها. يدير المقود مجموعة العناصر المُدارة المرتبطة بالدولابين الأماميين القابلين للانحراف يمنة ويسرة بحيث تتحرك المركبة على الطريق المرسوم لها بأمان ويسر (الشكل 1).

نظرية القيادة (السياقة): لا يمكن قيادة المركبة إلا إذا تحققت شروط إدارة العجلتين الأماميتين من مركز واحد (الشكل 2) ولا يتحقق ذلك إلا بوجود منظومة تدعى منظومة أكرمان Ackerman system التي تحل مشكلة توجيه المركبة بحيث يدور الدولابان الأماميان انطلاقاً من مركز واحد، ليتحقق انعطاف المركبة بالاتجاه المطلوب (الشكلان 3 و 4).

الشكل (1)مجموعة المقود في المركبة

زوايا توجيه المركبة

1ـ  زاوية الطرد: يقصد بزاوية الطرد castor angle (زاوية كاستور) (الشكل 5) ميلان محور المفصل الرئيسي للدولاب إلى الوراء، ويمكن أن تكون موجبة أو سالبة (أي ميل الجسر الأمامي قليلاً نحو الوراء) بحيث يتلاقى امتداد المحور مع مستوي الأرض في النقطة (A) تبعد عن النقطة (B) التي هي نقطة إسقاط مرتكز تعليق ثقل المركبة على مستوي الأرض. والزاوية المشكلة هنا هي ABC هي زاوية الطرد (كاستور)، حيث تتقدم نقطة الجر على نقطة التعليق، وتتحقق بذلك نظرية الانقياد التتبعي. وعودة الدولاب للاستقامة الأمامية بعد الانعطاف حالما يترك السائق المقود، وتراوح هذه الزاوية بين 3-5ْ.

تضيف قوى الطرد المركزي تأثيراً على وظيفة زاوية الطرد، فتساعد على عودة الدولاب بسرعة إلى الاستقامة نحو الأمام كلما زادت سرعة الدولاب في سرعة المركبة.

وكذلك فإن زاوية الطرد السالبة يمكن أن تكون خطرة فيما لو سارت المركبة على طريق محدبة حيث يمكن أن تعاكس عمل السائق في أثناء الانعطاف؛ فتجعل المقود قاسياً إذا كانت قيمتها كبيرة.

2ـ زاوية الانفراج العلوية: تعرف هذه الزاوية باسم زاوية كامبر camber angle: وهي الزاوية (يه) المشكلة بين صفحة الدولاب (المستوي المنصف لسماكة الدولاب) والشاقول (المحور الناظمي لتعليق ثقل المركبة على الأرض) حيث ينفرج الدولابان نحو الأرض، أي يميلان نحو الأرض بمقدار 0.5- 1.5ْ؛ وتكون المسافة بين رأسي الدولابين من الأعلى أكبر منها في الأسفل.

والهدف من وجود هذه الزاوية هي أن تتحمل قاعدة مخروط الجذع الحامل للدولاب، ثقل المركبة لا رأسها (الشكل 6)، أو بالأحرى أن تحمل المدرجة [ر] الكبيرة الداخلية هذا الحمل الذي يتعاظم في أثناء انعطاف الدولاب خاصة.

الشكل (2)زاوية الإنعطاف في المركبة التقليدية

كذلك تخفض زاوية كامبر اندفاع الدولاب الأمامي نحو الخارج بسبب القوى المطبقة عليه في أثناء الانعطاف، أو الحمل والصدمات التي يتعرض لها الدولاب. من دون زيادة في زاوية الميل kingpin التي سيأتي شرحها، وهي زاوية متممة لزاوية الانفراج (كامبر) ووظيفتهما معاً هي العمل على تسهيل التحكم بالمقود وعودته إلى الاستقامة الأمامية تلقائياً.

وتتناقص قيمة زاوية الانفراج مع تآكل المدارج، وازدياد ثقل المركبة. ومن سيئاتها زيادة اهتراء الإطار الخارجي للدولاب الأمامي، وتآكل حوافه وتشققها.

3ـ مسافة الانفراج toe-in (الشكل 7): وهي مقدار التفاضل بين المسافتين (ب) و(جـ) مقدرة بالمليمتر وتراوح بين 3 و10مم. تقاس هذه المسافة بين الناحيتين الأماميتين للدولابين (ج) والناحيتين الخلفيتين للدولابين (ب) وعلى المستوى المنصف لصفحتي الدولابين. والهدف منها إنقاص احتكاك الدواليب الأمامية بالأرض، بحسب تصميم القاعدة الحاملة (الهيكل) ونموذج المقود ونوعيته وطول أذرع التوجيه.

الشكل (3)مبدأ أكرمان في التحكم في المقود

وإذا كان الدفع في المركبة خلفياً، يحاول الدولابان المدفوعان من الخلف الانفتاح نحو الخارج، ويجب من ثم أن تكون (جـ) أكبر من (ب).

أما إذا كان الجر أمامياً في المركبة فيحاول الدولابان الأماميان أن يقتربا أحدهما من الآخر وتكون (جـ) في هذه الحالة أصغر من (ب) أي سالبة.

أي إنه عندما يكون الدفع خلفياً ينبغي أن يكون الدولابان منفرجين من الخلف وعندما يكون الجر أمامياً ينبغي أن يكون الدولابان منفرجين من الأمام.

4ـ زاوية الميل: ميل محور دوران الدولاب kingpin inclination وهي الزاوية المشكلة بين محور المفصل الرئيسي للدولاب، والمحور الشاقولي، بحيث يكون محورا الدولابين مائلين نحو الخارج من الأعلى، ويرسمان الزاوية (م) على

الشكل (4) زاوية الطرد في مجموعة المقود بحسب نوع الشد

 مستوى شاقولي على محور المركبة (الشكل 7)، ويجب أن يلتقي امتداد محور المفصل الرئيسي مع الأرض عند أكبر محيط للدولاب (الإطار) المنفوخ في النقطة (ن) (وهي نقطة التقاء المستوي المنصف لصفحة الدولاب مع مستوي الأرض)، وفي حال تحقق ذلك فإن احتكاك الإطار المطاطي بالأرض يصير خفيفاً، ويدور بأقل مقاومة ممكنة.

وفي الحقيقة عندما تلف المركبة يميناً أو يساراً، فإن قاعدة مخروط الجذع الحامل للدولاب، تميل إلى الانعطاف من دون أن تغوص في مستوٍ تحت الأرض بفعل زاوية كامبر، ويقاومها الإطار القاسي المنفوخ، ردَّ فعل على القوة، ولكن كتلة العربة المندفعة بفعل العطالة على مستوى معين ومسار ثابت تمانع وتقاوم الاستجابة لرد فعل قوة الرفع هذه، فتنضغط نوابض التعليق الأمامية والمخمدات، وترتفع المركبة قليلاً، وبتأثير ثقلها تعيد المركبة قاعدة مخروط الجذع الحامل للدولاب إلى الاستقامة الأمامية بعد أن يحرر السائق طارة القيادة من تأثيره عليها عند انتهاء الانعطاف.

الشكل (5) زاوية الإنفراج العلوية (كامبر )

زاوية الميل الكلية:

هي مجموع الزوايا الآتية:

أ - زاوية كامبر.

ب - زاوية الميل.

ت - ومن ثم فإن زاوية الميل الكلية تساوي:

يه = (ي + 90 + م)

أي زاوية الانفراج camber  + قائمة + زاوية الميل kingpin.

ولقياس زاوية الميل (م) kingpin عملياً، تقاس الزاوية (يه)، ويعطي الصانع عادة قيمة الزاوية (يه)؛ فإذا اختلفت القيمة كان في الجسر أو في مدارج جذع حاملة الدولاب خطأ ما، ويتم عندها تغيير مدارج جذع حاملة الدولاب، فإذا بقيت القيمة مختلفة كان الخطأ في الجسر الأمامي للعربة.

المواصفات المطلوبة لنظام القيادة

السكل (6-أ) زاوية الإنفراج بين الدولابين

1- الأمان: وينتج من بنية المكونات ومتانتها وجودة صناعتها من معادن جيدة تتحمل الصدمات والارتجاجات التي يتعرض لها جهاز القيادة وعناصره المكونة له.

2- سهولة التشغيل وليونة الاستعمال.

3- الدقة: وهي ضرورية جداً؛ ليسيطر السائق على مركبته. وتتوقف الدقة إلى حد كبير على المرونة، فكلما كانت قيمة التخفيض صغيرة كان المقود أكثر دقة وكذلك إذا كان قاسياً كان دقيقاً.

4- الحساسية الضعيفة للصدمات: وهي ميزة اللاانعكاس المطلوبة في منظومة المقود، بحيث لا تنتقل الحركات والاهتزازات والصدمات الناتجة من حركة الدواليب إلى طارة المقود، وألا يتأثر بحركة أجهزة التعليق أو منظومة الكبح (الفرملة).

5- الثبات: وهي صفة ثبات الدولاب (العجلة) في خط مستقيم في أثناء سير المركبة، وذلك بفضل زاوية الطرد (زاوية كاستور castor)، ثم استعادة الدولاب وضعه الأساسي تلقائياً على خط السير المستقيم بعد الانعطاف.

آلية التوجيه steering (command) mechanism

يبين الشكل (1) مجموعة منظومة القيادة في مركبة حديثة وتتألف مما يأتي:

1- المقود نفسه (طارة القيادة) 2- العمود الطويل المنتهي بلولب لانهائي (لولب دودي) 3- علبة المقود steering box  4- ذراع التحكم (أو رافعة التحكم) 5- وصلة (ساعد) الجر والتوجيه steering arm 6- عتلة ومفصلة القيادة والجذع الحامل للدولاب - 7- ساعد الوصل.

الشكل (6-ب) زاوية ميل الدولاب عند الإنعطاف

فعندما يدير السائق المقود نفسه، تنتقل الحركة من الطارة عن طريق العمود الرئيسي الطويل إلى اللولب اللانهائي الذي يحرك مسنن القطاع بنسبة تخفيض كبيرة، ويقوم محور مسنن القطاع بجر ذراع التحكم (رافعة التحكم)، فتجر بدورها ساعد الجر ومعه ساعدي الوصل والعتلة والمفصلة، فيدور الدولاب.

علبة المقود:

يبين الشكل (1َ) مقطعاً في علبة المقود وفيها:

1- المسنن اللانهائي (الدودي worm) المتعشق مع قطاع مسنن أو صامولة منزلقة ذات محور رفيع، وعند دوران المسنن اللانهائي يجر مسنن القطاع المسنن ـ أو نتوء محور الصامولة المنزلقة ـ ذراع التحكم (رافعة التحكم).

2- تدير طارة القيادة الميل الطويل الذي ينقل الحركة إلى مسنن القطاع بنسبة تخفيض 1/20 وهي كافية لتوجيه الدواليب عبر سلسلة من الوصلات والروافع، بزاوية 20ْ-23ْ (الأشكال 1و 2 و3).

المقود الحديث :power steering systems

الآلية المساعدة:

إن إدخال الآلية المساعدة [ر:الآلية المؤازرة] يخفف عن السائق الجهد الجسدي الضروري لإدارة الدواليب الأمامية وتوجيهها، والتغلب على المقاومة التي سببها عرض مقطع الإطارات المطاطية للدواليب الأمامية، وعلى مقاومة مجموعة سواعد القيادة ووصلاتها. وتعد هذه الطريقة مفيدة في السير على الطرقات الوعرة، وعند السير البطيء والسير إلى الخلف، ولدى إيداع المركبة في المواقف أو «المرائب».

الشكل (7) وضعية الراحة

أنواع الآليات المساعدة:

1- هدروليكية

2- هوائية

3- ميكانيكية

4- كهربائية

الآلية المساعدة الهدروليكية الشكل رقم (8):

وتتألف أساساً مما يأتي:

الشكل (8) مخطط الألية المؤازرة المنفصلة

1- دارة زيت هدروليكية تحت ضغط معين.

2- موزع زيت هدروليكي يتم التحكم فيه بوساطة طارة القيادة.

3- محرك هدروليكي يدير جملة روافع التوجيه.

تتكون دارة الزيت من خزان الزيت الهدروليكي، ومضخة زيت يديرها المحرك الهدروليكي بوساطة مسنن، أو يديرها مولد كهربائي، أو تفريعة من شبكة الزيت الهدروليكية في المركبة، وفي كل الأحوال يوزع ضغط الزيت بحيث يوفر تحريك الدواليب الأمامية للسيارة ولو كانت متوقفة، إذ لا يمكن أن يتم ذلك من مضخة مرتبطة بجملة نقل الحركة. إن الضغط المطبق على الشبكة الهدروليكية هو في حدود 30-35كغ/سم2 لتجهيزات مركبة صغيرة، ويمكن أن يضاعف في حال المركبات الثقيلة.

    ويلاحظ هنا أن عمل المقود في إدارة الدواليب (العجلات) الأمامية وتوجيهها لا يتأثر في حال توقف النظام الهدروليكي عن العمل ولكنه يصبح قاسياً وصعب التشغيل.

نظام التحكم الإلكتروني بسياقة المركبات :automatic driving control

هو نظام المستقبل، وقد نجحت تطبيقاته الاختبارية، غير أنه لم يصل بعد إلى مستوى التسويق التجاري، وهذه «التكنولوجيا» المستقبلية لنظام قيادة المركبات على الطرق السريعة كانت قد طبقت بالتحكم عن بعد بالمركبة القمرية «لوناخود» على سطح القمر عن طريق «السواتل». وتقوم فكرة سياقة العربة أتماتياً، إضافة إلى التحكم في سرعتها أتماتياً على أساس التحكم في حركة قافلة من عربات متعددة سمي نظام الفصائل platooning.

يشمل نظام الفصائل هذا مجموعة المركبات التي تتحرك على الطرق الدولية عن طريق التحكم بها آلياً؛ لتحافظ على سرعتها على الطرق الدولية السريعة وعلى السرعة الاسمية المصممة للمسار الذي تسير عليه.

الشكل (9) منظومة التحكم المؤتمتة بالقيادة

يتم التحكم بهذه المركبات بوساطة إشارات رادارية يبثها سلك مدفون على طول الخط المركزي للطريق الدولي بحيث تتم المحافظة على المسافات بين السيارات بقياسات لحظية يجريها نظام رادار على السيارة، ويبين الشكل (9) مخططاً صندوقياً مبسطاً للتحكم الآلي على هذا النحو، حيث يلتقط الحساس (1S) ـ المركب في قاعدة مقدمة السيارة ـ الإشارة الرادارية المرسلة من السلك المطمور على محور الطريق وينقلها إلى وحدة التحكم الإلكتروني لمتابعة الأثر على الطريق (2)، وتقوم وحدة التحكم بدورها بإرسال إشارة إلى وحدة المشغل الآلي actuator (3) لجهاز القيادة والتوجيه بحيث تبقى العين الإلكترونية للحساس فوق مسار السلك المطمور، وبذلك تحافظ السيارة على استقامة مسيرها على الطريق.

ويتم التحكم بسرعة المركبة بحساس راداري إلكتروني آخر في مقدمة المركبة، حيث يوجه حزمة شعاعية ليزرية ضيقة من مقدمة السيارة تقيس المسافة الفاصلة بينها وبين السيارة التي أمامها، وتحافظ على معدل هذه المسافة بضبطها من خلال التحكم بسرعة المركبة على الطريق، ويتم ذلك عن طريق نظام إزاحة دوبلر Doppler shift باستخدام أثر دوبلر [ر] للإشارات المنعكسة عن الطريق.

ويقوم جهاز التحكم بالسرعة بالاستجابة للإشارة، ويرسل أمره إلى صمام التحكم بمزيج الوقود، أو بنظام التحكم بالهواء والبخاخات في نظام بخاخ البنزين، أو بمنظم الوقود في مضخة الضغط العالي في محركات الديزل، فيخفض كمية الوقود فتنخفض سرعة المحرك، ومن ثم سرعة السيارة. ويمكن أن يحتاج الأمر للتحكم باندفاع السيارة أيضاً حيث تصل إشارة من وحدة التحكم المركزية إلى مشغل actuator مضخة زيت الكبح (مضخة الفرامل الرئيسية) التي تشغل خطوط الكبح آلياً لتخفيض سرعة المركبة (السيارة) وفق المطلوب.

علي صبح

الآلية المؤازرة ـ أجهزة التعليق في المركبات ـ السيارة.

ـ محمد عبيد الفقير، الموسوعة العربية للسيارات (مكتبة الأسد 1990).

- ROGER GUERBER, L’Automobile, tome III (Technique et vulgarisation, Paris 1960).

- ARTHUR W. JUDGE, Motor Manuals - 3, The Mechanism of the Car (Chamdan & Hall, London).

التصنيف : الصناعة

المجلد: المجلد التاسع عشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 284

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية