فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب؛ نحوه عملکرد، مزایا و معایب و تاریخچه

مقدمه

مشکل رانندگی با خودروهای بزرگ در کوچه‌پس‌کوچه‌های شهر همیشه وجود داشته برای همین بسیاری از افراد برای کنترل و رانندگی بهتر و راحت‌تر در شهرهای شلوغ، به خرید خودروهای سایز کوچک رو می‌آورند. خودروسازان برای حل این مشکل، سامانه فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب را ابداع کردند. این سیستم باعث می‌شود چرخ‌های عقب خودرو هم در جهت مشابه یا مخالف چرخ‌های جلو حرکت کنند. این سیستم به خودرو کمک می‌کند تا شعاع گردشی کمتری داشته باشد و همچنین بتواند با چابکی و ثبات بیشتر از پیچ‌ها بگذرد.

در این سری از مقالات آموزش مجله پدال به بررسی نحوه عملکرد سیستم فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب در خودروها می‌پردازیم. البته پیش از شروع، به بررسی تاریخچه استفاده از این سیستم در خودروها می‌رویم. با پدال همراه باشید.

همچنین بخوانید: واتر پمپ چیست و چه نقشی در خودرو دارد؟

همچنین بخوانید: سوپاپ ماشین چیست و چه نقشی در عملکرد موتور دارد؟

سیستم فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب معمولاً بر روی چه خودروهایی نصب می‌شود؟

از این سیستم اغلب در خودروهایی که طول زیادی دارند استفاده می‌شود. فرمان‌پذیری ۴ چرخ در بسیاری از خودروهای اسپرت هم به کار گرفته می‌شود. البته بعضاً خودروهای سنگین نیز از این سامانه استفاده می‌کنند. وظیفه این سیستم در خودروهای لوکس با طول زیاد، کاهش شعاع گردش و چابکی بیشتر هنگام تعویض لاین‌ها و… در سرعت‌های بالاست. خودروهای اسپرت نیز با استفاده از این قابلیت، می‌توانند در پیچ‌ها با سرعت و پایداری بسیار بیشتری بپیچند.

بی ام و سری ۷، مرسدس بنز اس کلاس (S-Class)، پورشه ۹۱۱، لامبورگینی اونتادور و… از جمله خودروهایی هستند که مجهز به سامانه فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب هستند. بی ام و این سامانه را با نام integral active steeng و رنو با نام ۴control معرفی کرده است. البته باقی خودروسازان نیز نام‌های مختلفی برای آن گذاشته‌اند.

تاریخچه

اولین خودرویی که به این سیستم مجهز شد خودرو مفهومی مزدا MX-02 در سال ۱۹۸۴ بود. این خودرو دارای یک سیستم کاملاً مکانیکی بود که با استفاده از دنده‌ها و شفت‌ها، چرخ‌های عقب را در سرعت‌های کم فرمان می‌داد. چهار سال بعد، یعنی در سال ۱۹۸۸ میلادی مزدا ۶۲۶ و MX6 به‌صورت سفارشی مجهز به سیستم فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب شدند. پژو ۴۰۵ مدل mi16 اولین خودرویی بود که این سامانه را به همراه خود به مسابقات رالی برد و اتفاقاً افتخارات زیادی کسب کرد. در دهه ۹۰ میلادی، برخی خودروسازان از سامانه‌های برقی و هیدرولیکی برای فرمان دادن به چرخ‌های عقب استفاده کردند. این سیستم‌ها با استفاده از حسگرها و کامپیوتر، زاویه و جهت چرخش چرخ‌های عقب را تنظیم می‌کردند.

البته مزدا MX-02 اولین خودروی سواری بود که به این سیستم مجهز شده بود؛ چون ۴۴ سال قبل از آن یعنی در دهه ۱۹۴۰، شرکت خودروسازی کرایسلر (Chrysler) فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب را ابداع و بر روی خودروهای نظامی و سنگین خود استفاده کرد.

فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب چگونه کار می‌کند؟

در سال‌های اخیر خودروسازان به‌واسطه مجهز شدن خودروها به سنسور و حسگرهای مختلف، کامپیوتر مرکزی (ECU) و… موفق شده‌اند عملکرد این سیستم را بسیار بهینه کنند. پیش از هر چیز باید بگوییم چه زمانی چرخ‌های عقب در جهت چرخ‌های جلو، و چه زمانی در خلاف جهت چرخ‌های جلو می‌گردند. معمولاً در سرعت‌های زیر ۶۰ کیلومتر بر ساعت (در برخی از خودروها زیر ۴۰ کیلومتر بر ساعت) به‌منظور کاهش شعاع گردش و افزایش مانورپذیری خودرو، چرخ‌های عقب بر خلاف جهت چرخ‌های جلو می‌گردند. اما در سرعت‌های بالاتر هر چهار چرخ در یک جهت می‌چرخند. این عمل باعث می‌شود خودرو هرچه سریع‌تر فرمان بپذیرد و در نتیجه هندلینگ بهتری برای راننده به ارمغان بیاورد. البته میزان گردش چرخ‌های عقب بسیار کمتر از چرخ‌های جلو است. خودروهایی که مجهز به سیستم فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب هستند بسته به نوع مهندسی و کاربردشان، بین ۴ تا نهایتاً ۱۰ درجه توانایی گردش دارند.

هنگامی که چرخ‌های جلو به گردش در می‌آیند؛ ECU به‌واسطه سنسورهای مخصوص این سامانه، اطلاعات لازم را به موتور نصب شده بر روی محور عقب می‌دهد. این موتور به‌منظور به گردش در آوردن چرخ‌های عقب در خودرو تعبیه شده. پس از آن، موتور برقی با کمک نیروی هیدرولیکی باعث گردش چرخ‌های عقب در جهت مناسب می‌شوند. سیستم فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب با استفاده از الگوریتم‌های کنترل و سیستم‌های هماهنگی، حرکت چرخ‌های عقب را کنترل می‌کند تا خودرو به طور صحیح و بدون مشکل عمل چرخاندن چرخ‌های عقب را انجام دهد.

جالب است بدانید در خودروهای نظامی دهه ۱۹۴۰، در کابین یک فرمان جداگانه برای کنترل چرخ‌های عقب تعبیه شده بود! اندکی بعد مهندسان فرمان دوم خودروهای مجهز به این سیستم را حذف و به‌جای آن از اتصال مکانیکی چرخ‌های عقب به جلو بهره گرفتند.

مزایا و معایب

سیستم فرمان‌پذیری چهار چرخ مانند تمام امکانات و تجهیزاتی که بر روی خودروها قرار می‌گیرد علاوه بر مزایا، معایبی هم دارد و مهم‌ترین عیب این سیستم پیچیدگی فنی بسیار بالای آن است. پس برای تعمیر آن نیاز به استادکار ماهر یا نمایندگی برند سازنده خودرو است. برای مثال اگر بی ام و ۷۳۰li که آخرین سری ۷ موجود در ایران است به این سیستم مجهز است. حال تصور کنید فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب در این خودرو دچار مشکل شود؛ نه استاد کاری هست که بتواند آن را به‌صورت اصولی تعمیر کند و نمایندگی متصدی ماهر برای انجام این کار را دارد! یکی دیگر از معایب استفاده از این سامانه در خودروها، هزینه بسیار بالای آن است و به‌طوری‌که تقریباً هیچ خودروی ارزان‌قیمت یا متوسطی مجهز به این آپشن نیست.

البته این ایرادات کوچک باعث پوشانده شدن مزایای این سامانه نمی‌شود. جالب است بدانید در برخی از خودروها مانند اس کلاس w223 استفاده از این سیستم باعث ایجاد ۲۰ درصد شعاع گردش کمتر شده است! یعنی شعاع گردش بزرگ‌ترین ساخته مرسدس با ۱۰.۸ متر، به‌اندازه شعاع گردش مرسدس‌بنز کلاس A (هاچبک‌های ساخته شده توسط مرسدس) شده است!