از زور بازو تا چرخش با یک انگشت ؛ داستان تکامل سیستم کمکی فرمان خودرو

آخرین خودرو/ در گذشته نه چندان دور، پارک کردن خودرویی مثل پیکان یک تمرین بدنی کامل محسوب می‌شد. نه نیازی به باشگاه بود و نه دمبل؛ زیرا چرخاندن فرمان خودرو نیاز به بازوهایی بسیار قدرتمند داشت! در کنار این، رانندگی با سرعت‌های پایین در خیابان‌های پر پیچ و خم هم کاری دشوار و سخت بود و آمادگی جسمانی بالایی را می‌طلبید! اما اکنون خودروهای روز به سیستم کمکی فرمان مجهز هستند و تنها با یک انگشت می‌توان غربیلک را چرخاند.

به گزارش آخرین خودرو، سیستم کمکی فرمان یا فرمان کمکی فقط یک آپشن رفاهی نیست؛ این فناوری اساساً رابطه انسان و خودرو را تغییر داده است. خودروهایی که زمانی خیلی سخت چرخش غربیلک فرمان را به چرخ‌ها منتقل می‌کردند، امروز کاملاً سر به زیر و چابک شده‌اند. به لطف این فناوری حتی کامیون‌های بزرگ و سنگین گوش به فرمان راننده بوده و با کوچک‌ترین نیروی دست به هر طرف می‌چرخند. بررسی تاریخچه فرمان کمکی نشان می‌دهد این مسیر، سفری از نیروی عضلانی تا هدایت الکترونیکی آسان بوده؛ سفری پر از نوآوری و تکامل مهندسی.

دوران آرمسترانگ ؛ وقتی بازو همه‌ چیز بود
پیش از ظهور فرمان هیدرولیک و سال‌ها قبل از ورود فرمان برقی، رانندگی در چیزی که به شوخی «دوران آرمسترانگ» نامیده می‌شد، جریان داشت. این عبارت از ترکیب دو واژه Arm به معنای بازو و Strong به معنای قوی برگرفته شده بود و بر قدرتمند بودن بازو تأکید می‌کرد! این شوخی کاملاً واقعی بود. در اوایل قرن بیستم، با سنگین‌تر شدن خودروها و افزایش پهنای تایرها، فرمان بسیار کند بود و راننده هیچ نیروی کمکی در اختیار نداشت. پیچیدن در یک خیابان نیازمند حرکت‌های سریع و قدرتمند دست روی فرمان و گاهی عبور دست‌ها از روی هم بود. دور سه فرمان هم تقریباً در حد یک رقابت المپیک به حساب می‌آمد!
 
اختراع فرمان هیدرولیک توسط فرانسیس دیویس
تحول واقعی از جایی آغاز شد که مهندسی به نام فرانسیس دبلیو دیویس (Francis W. Davis) در دهه ۱۹۲۰، هنگام کار در بخش کامیون‌سازی شرکت Pierce-Arrow، پی برد کامیون‌ها و اتوبوس‌ها آنقدر بزرگ و سنگین شده‌اند که کنترل آنها بدون نیروی مکانیکی اضافی اصلاً ایمن نیست. برای کمک به رانندگان، او نخستین سیستم کاربردی فرمان هیدرولیک را طراحی کرد. برای نمایش پتانسیل‌ها و قابلیت‌ها، آقای دیویس با یک دستگاخ رودستر Pierce-Arrow مجهز به این سیستم از نیویورک تا دیترویت راند تا مدیران غول‌های خودروسازی آمریکا را قانع کند.

پس از این نمایش موفقیت‌آمیز، جنرال موتورز با آقای دیویس قرارداد بست و قصد داشت سیستم فرمان هیدرولیکی را در کادیلاک‌های دهه ۱۹۳۰ عرضه کند. اما رکود بزرگ اقتصادی باعث شد این پروژه به دلیل هزینه بالا کنار گذاشته شود و حتی حق ثبت اختراع آن از دست برود. سال‌ها بعد، کرایسلر این فرصت را غنیمت شمرد و در سال ۱۹۵۱، مدل ایمپریال (Imperial) را به عنوان نخستین خودروی تولید انبوه با فرمان هیدرولیک به بازار فرستاد. اگر کسی بپرسد «فرمان هیدرولیک از چه سالی و با چه مدلی وارد صنعت خودرو شد؟» پاسخ دقیق، همین کرایسلر ایمپریال ۱۹۵۱ است.

---

بازار

---

سلطه طولانی فرمان هیدرولیک
برای بیش از ۵۰ سال، فرمان هیدرولیک بر صنعت خودرو حکمرانی کرد. در این سیستم، موتور خودرو به وسیله تسمه یک پمپ را به حرکت درمی‌آورد. پمپ، روغن هیدرولیک را تحت فشار قرار می‌دهد و این فشار به یک سیلندر در رَک فرمان منتقل می‌شود. با چرخاندن فرمان، سوپاپ باز شده و روغن پرفشار پیستون را حرکت می‌دهد. این سیستم کاملاً کاربردی و مؤثر و در عین حال بادوام و بسیار قابل اعتماد است.

ورود فرمان برقی به صنعت خودرو؛ انقلابی با هدف بهره‌وری
در ادامه تکامل سیستم کمکی فرمان، فرمان هیدرولیک جای خود را به فرمان برقی که به اختصار با عنوان EPS شناخته می‌شود، داد. دلیل این تغییر، نه ضعف فرمان هیدرولیک، بلکه افزایش بهره‌وری بود. همانطور که اشاره کردیم، پمپ هیدرولیک از توان موتور استفاده می‌کند؛ در نتیجه مصرف سوخت بالا‌تر می‌رود. فرمان برقی آمد تا این مشکل را برطرف نماید. در این سیستم، یک موتور الکتریکی روی ستون یا رک فرمان نصب می‌شود که فقط هنگام چرخاندن فرمان به انرژی نیاز پیدا می‌کند. کاهش مصرف سوخت و حذف روغن هیدرولیک، شلنگ‌ها و پمپ‌های اضافی از جمله مزایای فرمان برقی هستند.

جدال بزرگ حس فرمان؛ هیدرولیک در برابر برقی
ورود فرمان برقی به صنعت خودرو، باعث شکل‌گیری موضوعی جدید به نام «حس فرمان» شد. حس فرمان در واقع همان بازخوردی است که راننده از جاده، چسبندگی تایرها و مقاومت فرمان دریافت می‌کند. سیستم‌های هیدرولیک به دلیل ارتباط سیال میان جاده و دست راننده، در این زمینه عملکرد بهتری دارند. اما نسل‌های اولیه فرمان برقی به بی‌روح بودن و حذف بیش از حد بازخورد جاده متهم بودند؛ تا جایی که برخی آن را با حس بازی‌های کامپیوتری مقایسه می‌کردند.

فرمان‌ برقی به مرور تکامل یافته و پیشرفت چشمگیری داشته است. مهندسان با الگوریتم‌های پیچیده، وزن مصنوعی فرمان را در سرعت بالا افزایش داده و مقاومت را در پیچ‌ها شبیه‌سازی کرده‌اند. بسته به محل نصب موتور، فرمان برقی یا همان EPS به چهار دسته تقسیم می‌شود که عبارتند از: نوع ستونی برای خودروهای اقتصادی، نوع پینیونی برای خودروهای میان‌رده، نوع کمکیِ رَک برای خودروهای اسپرت و نوع تسمه‌ای برای خودروهای برقی سنگین و لوکس.

نقش فرمان کمکی در ایمنی و کاهش خستگی
نمی‌توان این واقعیت را انکار کرد که سیستم کمکی فرمان ، فارغ از مکانیسم هیدرولیکی یا برقی، ایمنی خودروها را به شکل قابل ملاحظه‌ای افزایش داده است. پیش از این سیستم، انجام یک مانور ناگهانی برای اجتناب از برخورد با عابر یا خودروی دیگر، به نیروی بدنی و زمان زیادی نیاز داشت. اما به لطف نیروی کمکی فرمان، واکنش راننده در خودروهای مدرن و تنومند امروزی با نیرویی به مراتب کمتر و تقریباً بدون هیچ تأخیری به چرخ‌ها منتقل می‌شود.

از سوی دیگر، کاهش خستگی راننده حین رانندگی اهمیت زیادی دارد. کشتی گرفتن با یک فرمان سنگین، طبیعتاً فشار زیادی به شانه‌ها و بازوها وارد می‌کند! پس هر چه راننده نیروی کمتری برای هدایت خودرو صرف نماید، دیرتر دچار خستگی خواهد شد. این موضوع در رانندگی‌های طولانی خیلی مهم بوده و احتمال خطر تصادف را کاهش می‌دهد. ناگفته نماند در صنعت حمل‌ و نقل، ظهور فرمان کمکی باعث شده عمر کاری رانندگان خودروهای سنگین تجاری افزایش یابد.

آینده فرمان خودرو؛ خداحافظی با اتصالات مکانیکی و استفاده از داده‌های دیجیتال
مسیر تکامل فرمان خودرو هنوز به پایان نرسیده و آینده به‌ سمت حذف کامل اتصال مکانیکی و تکنولوژی موسوم به فرمان سیمی (Steer by Wire – به اختصار SbW) حرکت می‌کند. در این فناوری، هیچ شفت فیزیکی میان فرمان و چرخ‌ها وجود ندارد و چرخاندن غربیلک فرمان صرفاً یک ورودی دیجیتال به کامپیوتر است. دستورات دیجیتال دریافتی از فرمان توسط کامپیوتر به عملگرهای الکتریکی ارسال می‌شود و این عملگرها هستند که چرخ‌ها را می‌چرخانند.

تکنولوژی فرمان سیمی امکان تغییر بی‌نهایت نسبت فرمان را فراهم می‌کند. این یعنی در سرعت پایین، چرخ‌ها بسیار سریع واکنش نشان می‌دهند و در سرعت بالا، با چرخش‌های کندتر خودرو پایدارتر می‌شود. به دلیل مکانیسم دیجیتال، فرمان سیمی همچنین با سامانه‌های کمک‌ راننده ترکیب شده و قابلیت‌های خودکار پیشرفته را فراهم می‌کند؛ ضمن اینکه این تکنولوژی لرزش‌های جاده را اصلاً به غربیلک فرمان انتقال نمی‌دهد‌، چیزی که البته شاید برای علاقه‌مندان رانندگی خالص، یک نکته منفی به حساب بیاید.

دنیای خودرو همیشه در حال تغییر است و همانطور که سیستم ابتدایی فرمان جای خود را به سیستم هیدرولیک و سپس به سیستم برقی داد، آینده هم از آنِ فرمان سیمی دیجیتال خواهد بود. اگر کسی بپرسد فرمان خودرو در سال ۲۰۳۰ و پس از آن چه شکلی خواهد داشت، پاسخ روشن است: دیجیتال، هوشمند و بدون اتصال مکانیکی.

به پیج اینستاگرامی «آخرین خودرو» بپیوندید
instagram.com/akharinkhodro.ir