لرزش گیر فرمان



1-کاربرد
لرزش گیر فرمان از انتقال ضربه و ناپایداری فرمان جلوگیری می کند و در نتیجه خوش سواری و ایمنی رانندگی را در خودرو افزایش می دهد.گشتاوردهای فرمان که به صورت ضربه ای به سیستم وارد می آیند،میرا می شوند و نوسان چرخشی در غریبلک فرمان کاهش می یابد.در خودروی دیفرانسیل جلو وظیفه دیگری نیز به وظایف لرزش گیر فرمان اضافه می شود،که عبارتست از جلوگیری از انتقال ارتعاش محرک به فرمان.
هنگام تغییر نیروی محرک و حرکت در پیچ،اگر غریبلک فرمان آزاد باشد،بیش از حد نوسان می کند و سبب افزایش ارتعاش خودرو حول محور عمودی می شود.اگر نتوان با طراحی مناسب شاسی از بروز این رفتار نامطلوب جلوگیری کرد و هم زمان گشتاور لازم برای چرخاندن غریبلک را کاهش داد،باید به ناچار از لرزش گیر فرمان استفاده کرد.نیروی میرایی در لرزش گیر فرمان معمولاً در کل محدودهکورس آن،به گونه ای یکنواخت توزیع و تنظیم شده است،که در نتیجه،در اغلب خودروها فرمان پذیری به راحتی و بدون مشکل خاصی انجام می شود.با به کارگیری لرزش گیر فرمان با میرایی وابسته به راستای نصب و وابسته به زاویه فرمان،می توان از اثرات نامطلوب برگشت فرمان،هنگام کاهش ضریب اصطکاک جاده جلوگیری کرد،(بخش 4 را ببینید).لرزش گیر فرمان به صورت افقی در خودرو نصب می شود،(شکل 6-2 و 6-3 الف را درکتاب سیستم تعلیق چرخ و شکل 0 را ببینید).
در سیستم فرمان شانه ای چنین متداول است که یک طرف لرزش گیر را با اتصال چشمی با پینی به دنده شانه ای و طرف دیگر آن را به پوسته جعبه فرمان متصل کنند.
در سیستم فرمانی که حرکت با مکانیزم منتقل می شود،یک سر لرزش گیر را به بازوی فرمان یا بند فرمان متصل می کنند.در محور صلب،این نقطه اتصال،بند روابط است.
از آنجا که در لرزش گیر یک جدار،از لوله سیلندر(که پیستون در آن حرکت می کند)محافظت نمی شود،درصورت آسیب رسیدن به لوله سیلندر لرزش گیر در محدوده کورس پیستون،فرمان قفل می شود.بنابراین برای حفاظت از لرزش گیر در برابر پرتاب سنگ و جلوگیری از نفوذ آب،آن را داخل یک محفظه محافظ قرار می دهند و برای محافظت ازمیله پیستون یک کلاهک گردگیر نیز در نظر می گیرند،که بسیار مهم است.
در خودروی سواری،هنگامی از لرزش گیر فرمان استفاده می کنند که جعبه فرمان کاملاً مکانیکی باشد.در فرمان با سیستم هیدورلیکی،میرایی درونی سیستم شیرهای روغن و لوله های ارتباطی اغلب برای جلوگیری از بروز پدیده های یاد شده کافی است.

2- لرزش گیر فرمان برای خودروی سواری و باری سبک
لرزش گیر فرمان،کمک فنر یک جداره ای است که طبق اصول کارکرد کمک
فنر،دوجداره بی فشار کار می کند.ساختار درونی آن مانند لرزش گیر موتوری است که دربخش 10-3-1 مطالعه کردیم،با این تفاوت که به دلیل نصب افقی لرزش گیر،در محفظه تعادل فشار،باید روغن از هوا کاملاً مجزا شود.شکل 1 لرزش گیر فرمانی را که ساخت شرکت استابیلوس است و در خودروی سواری از آن بسیار استفاده می شود،نشان می دهد.این نمونه از شلنگ 1 تشکیل شده است که با رزوه و فشار لوله بیرونی 3 ثابت می شود.لوله بیرونی 3 که در دو طرف پخ دار طراخی شده است،برای ایجاد آب بندی مطلوب،شلنگ 1 رابه درون شیارهای تیز لوله سیلندر می فشرد.این کار از جابه جایی و بیرون پریدن آن درهنگام کارکرد نیز جلوگیری می کند.هنگام پایین رفتن میله پیستن 17،روغن از سوراخهای 4 جریان می یابد و صفحه 6 را که زیر پیش تنیدگی فنر 7 قراردارد،صفحه 6 قسمتی از شیر مرحله فشار است.محدوده بین لوله حفاظ 3 و شلنگ 1،محفظه تعادل فشار را تشکیل می دهد.شلنگ 1 زمانی که روغن به داخل منطقه 9 جریان می یابد،باز می شود.در اینجا نیز مانندکمک فنر یک جداره،مجموعه میراکننده شیر (که از شیرهیا مرحله کشش و مرحله فشار تشکیل شده است)بر روی پیستون 10 قرار می گیرد.رینگ پیستون 11،پیستون را با لوله سیلندر، آب بندی می کند.راهنمای میله پیستون 12،آب بند 13 و صفحه اتکاء 14 بین دو شیار قرار می گیرند.سوراخ طولی در درون راهنما،فشار را متعادل می کند.برای اتصال مجموعه از مفصل های چشمی 15 و 16 استفاده شود.

شکل 1: (بالا)برشی از یک لرزش گیرفرمان خودوری سواری و باری،ساخت شرکت استابیلوس.در هر دو طرف اتصال از مفصل چشمی استفاده می شود.حجم و شکل محفظه تعادل فشار را شلنگ 1 تعیین می کند.

شکل 2: (پایین)لرزش گیر فرمان با اتصال بینی در هر دوسمت،ساخت شرکت استابیلوس. این لرزش گیر فرمان در مقایسه با نمونه ای که در شکل 1 می بینید،برای نصب و قرارگیری نیاز به فضای کوچکتری دارد.محفظه تعادل فشار 8 با جوشکاری درزی به محفظه سیلندر متصل شده است.کاسه انتهایی مجموعه نیز زیر پیش تنیدگی فنر قراردارد.
مزیت بزرگ این طراحی،کوتاه بودن طول مرده آن است که البته به کورس پیستون بستگی ندارد.اگر طول مرده کمک فنر بلندتر باشد،باید طول شلنگ تعادل فشار 1 و لوله محافظ 3 را بلندتر درنظر گرفت.البته بلند بودن بیش از حد لوله بیرونی 3،بر میرایی اثر منفی دارد.اگر نصب و قرار دادن قطعات در مجموعه به خاطر کمبود جا میسر نباشد،می توان از نمونه ای مجهز به کاسه انتهایی استفاده کرد،(شکل 2 را ببینید).این نمونه،از نظر نوع شیر همان کارکرد و ساختار را دارد.با این تفاوت که محفظه تعادل فشار A با جوشکاری متصل می شود و قطر درونی بزرگتری (یعنی 26 میلیمتر)دارد.
فنر مارپیچ 19 که از فولاد تخت ساخته شده است وبر درپوش 11 تکه می کند،هنگام رانده شدن میله پیستون 17 جمع می شود و اجازه جابه جا شدن را به روغن می دهد.پیش تنیدگی فنر 19 به گونه ای انتخاب شده است که فشار اندکی بر سطح روغن اعمال می کند،اما بر اثر رانده شدن پیستون نیروی بیشتری ایجاد نمی شود.کاسه انتهایی 21 آب بندی بین هوا و روغن را انجام می دهد و داخل راهنمای 20 قرار دارد.
شکل 3 نمونه ای از لرزش گیر فرمان ساخت شرکت بوگه با اتصال چشمی و شکل 4 برشی از محفظه تعادل فشار آن را نشان می دهد.شیر کفه میانی 4 در این نمونه ازنظر ساختار مانند شیر زیرین در کمک فنر دوجداره است.فشار زیادی که بر اثر رانده شدن میله پیستون در محفظه کار A پدید می آید،برخلاف مقاومت فنر مارپیچ 1،صفحه شیر IV را از کلاهک III جدا می کند.سختی و پیش تنیدگی فنر و اندازه مقطع ثابت جریان روغن،بخش بیشتر نیروی میرایی در جهت فشار را تامین می کنند.عامل دیگری که در مقدار نیروی میرایی تاثیر دارد،شیر مرحله فشاری است که بر روی پیستون قراردارد.برعکس،نیروی میرایی کشش فقط در صفحات شیر زیرین ایجاد می شود.مجموعه شیری که در کفه میانی 4 قراردارد،فقط کمبود روغن بر اثرباز شدن کمک فنر را جبران می کند.در اینجا کلاهک 3 برخلاف جهت اثر فنرمخروطی شکل 2 از جای خود بلند می شود. غشاء بشکه ای کشسان 6 هوا را از روغن مجزا می کند،فرورفتگی مدور آن W و حلقه نگهدارنده 7،غشاء را بین کفه 4 و لبه S نگه می دارند.برای ایجاد فضای جانبی لازم برای انبساط غشاء مخزن درانتها قطور شده است.با این کار می توان طول محفظه تعادل فشار La و در نتیجه طول مرده لرزش گیر Lfix را در کوتاه کرد.اندازه های La و Lfix به اندازه کورس پیستون بستگی دارد.
شکل 3: لرزش گیر فرمان نوع T22 ساخت شرکت بوگه.قطر میله پیستون را 9 میلیمتر درنظر گرفته اند،محفظه تعادل فشار با قطر درونی معادل 32 میلیمتر در داخل یک غشاء تقویت شده قرار گرفته است.طول La به کورس پیستون S بستگی دارد و مقدار آن تا محور وسط اتصال چشمی در کورس 135 تا 210 میلیمتر برابر با 75 میلیمتر و در کورس 211 تا 300 میلیمتر برابر با 100 میلیمتر است.این ضربه گیر در هر دو انتها اتصالات چشمی دارد.طول مرده لرزش گیر 154 تا 179 میلیمتر است.نیروی میرایی پیشینه FD که در دور 100 دور بر دقیقه و کورس 25 میلیمتر به دست می آید،800 نیوتن است.
شکل 4: لرزش گیر فرمان ساخت شرکت بوگه. در شکل برشی از محفظه تعادل فشار،غشاء بشکه ای 6 و کفه شیر و روغن 4 را می بینید.

شکل 5:منحنی تغییر نیروی میرایی نسبت به تغییر سرعت درلرزش گیر فرمان،ساخت شرکت بوگه، این نتایج دستگاه آزمایش کمک فنر برای تعداد دور 100 دور بر دقیقه و کورس 10،35،50،75، و 100 میلیمتر به دست آمده است.برای لرزش گیری و میرایی لرزشهای کوچکی که به میله فرمان انتقال می یابند،لرزش گیر فرمان باید رفتاری کاهنده داشته باشد،تا برگشت فرمان به آسانی انجام گیرد.

برای نصب لرزش گیر فرمان از اتصال پینی (قطعات 22 و 23 در شکل 2)،اتصال چشمی (قطعات 15 و 16 در شکل 1)و یا از اتصال زبانه ای به ضخامت 5 میلیمتر،(قطعه 24 در شکل 8 را ببینید)استفاده کنند.سازندگان خودرو توصیه می کنند که کورس پیستون بین 130 و 260 میلیمتر باشد.در لرزش گیری قطر پیستون آن 20 یا 22 میلیمتر است،می توان بدون مشکل کورس پیستون را برابر با 260 میلیمتر در نظر گرفت،گاه کورس تا 300 میلیمتر نیز دست یافتنی است.
نیروی میرایی در جهت کشش و فشار باید برابر باشد و در سرعت کم پیستون نسبتاً زیاد باشد.شکل 5 منحنی کاهنده را که با طراحی یاد شده به دست می آید،نشان می دهد.طراحی یاد شده،راه حلی سازشکارانه بین کنترل ارتعاش فرمان و راحتی گردندان آن است.مقدار میرایی باید به گونه ای باشد که پس از دور زدن،فرمان به راحتی به حالت اولیه برگردد.
دستگاه آزمایش در تعداد دور معادل 100 دور در دقیقه و کورس 25 میلیمتر (VD=0.524m/s)،نیروی میرایی در حدود 200 تا 1000 نیوتن نشان می دهد.اگر کورس 100 میلیمتر(VD=0.524m/s)باشد،نیروی میرایی در حدود 3000 نیوتن است.تلرانس مجاز نیروی میرایی باید کمتر از 15 درصد ( ) باشد ونباید از این مقدار تجاورز کند.تلرانس نیروهای میرایی به اندازه نیروی میرایی بستگی دارد.رابطه بین نیروی میرایی و تلرانس نیروی میرایی به شرح زیر است:

اصطکاک موجود در لرزش گیر باید حتی المقدور ناچیز باشد.معمولاً مقدار مجاز نیروی اصطکاک FR=25N در نظر می گیرند.

3- لرزش گیر فرمان برای خودروی باری
از آنجا که نیروی انتقالی به بازوی راهنمای شاسی در خودروی باری بزرگتر از خودروی سواری است،در اینجا به نیروی میرایی بیشتری نیاز است که در نتیجه ابعاد لرزش گیر نیز بزرگتر می شود.شکل 6 لرزش گیر فرمان ساخت شرکت استابیلوس را نشان می دهد.در این نمونه کورس لرزش گیر 4 میلیمتر و حداقل طول مرده آن 200 میلیمتر است.قطرپیستون 40 میلیمتر و قطر میله پیستون نیز 14 میلیمتر است.در هر دو انتهای لرزش گیر از مفصل گویی با کشسانی اندک استفاده می کنند.
لرزش گیر فرمان شرکت استابیلوس را که در شکل 7 می بینید،برای یک خودروی باری سنگین طراحی کرده اند.ابعاد میله پیستون در اینجا مانند لرزش گیر خودروی سواری شکل 6 است.البته در اینجا برای اتصال مجموعه از یاتاقانهای مفصلی کوتاهتری استفاده می کنند.در این لرزش گیر،نیروی میرایی بزرگی،یعنی 8/2 کیلونیوتن در سرعت 25/0 متربر ثانیه و نیروی 5/5 کیلونیوتن در سرعت 262/0 متر بر ثانیه ایجاد می شود.البته دستیابی به این نیروی میرایی بزرگ فقط در کورس کم پیستون،در حدود 269 میلیمتر امکان پذیر است،زیرا کمانش میله پیستون باید کوچک و در محدوده معینی باشد.
در لرزش گیری که کورس آن کوتاه تر از 200 میلیمتر است،نیروی میرایی بزرگتر از مقدار یاد شده (بین 8/2 تا 2/5 کیلونیوتن )است.

شکل 6: لرزش گیر فرمان خودروی ساخت استابیلوس، در اتوبوس شرکت دیملر بنز از این لرزش گیر استفاده می شود.برای اتصال مجموعه به شاسی در هر دو انتهای لرزش گیر،مفصل گویی در نظر گرفته اند.قطر مفصل گویی 17 میلیمتر است.

شکل 7: لرزش گیر فرمان خودوری بار سنگین ساخت شرکت استابیلوس، برای اتصال لرزش گیر از دو مفصل با سوراخ 17 میلیمتر که دارای تلرانس دقیقی است،استفاده می کنند.این مفصل،کشسانی زیاد دارد و نیاز به جای زیادی ندارد.

اگر نیروی میرایی چندان بزرگ نباشد،می توان از پیستونی به قطر 30 میلیمتر و میله پیستونی به قطر 11 میلیمتر استفاده کرد.در این حالت می توان به کورسی تا 320 میلیمتر دست یافت و نیروی کیلونیوتن را در سرعت 262/0 متر بر ثانیه ایجاد کرد.

شکل 8: لرزش گیر فرمان خودروی ساخت شرکت استابیلوس- با طراحی سه شیارطولی در هر طرف،تغییر میرایی وابسته به موقعیت با راستای نصب امکان پذیر است.برای اتصال لرزش گیر در چپ از قطعه زبانه ای 24 با ضخامت 5 میلیمتر و در راست از اتصال بینی استفاده می شود.در پوش 15 و لوله حفاظ 16 داخل شیار میله پیستون 17 به صورت لبه دار قرار می گیرد.

4-لرزش گیر فرمان با میرایی وابسته به راستای نصب
سیستم فرمان باید به گونه ای باشد که تماس بین چرخ و جاده را همواره برقرار کند و در نتیجه،ایمنی لازم در حرکت را تضمین کند.از طرفی دیگر کار این سیستم باید راحت باشد،یعنی گشتاور لازم برای گرداندن غریبلک فرمان کم باشد.اگر لرزش گیر فرمان، در کل محدوده،کارکرد یکنواختی داشته باشد،باری بازگرداندن چرخها به حالت مستقیم،گشتاور مقاوم بزرگتری لازم است.البته این مشکل در خودروی سواری و خانوادگی محسوس تر است،زیرا در آنها به دلایل اقتصادی از تجهیزات کمکی فرمان استفاده نمی شود.لرزش گیر فرمان،پایداری فرمان را هنگام حرکت مستقیم،یعنی در حالت وسط جعبه فرمان تامین می کند.اما هنگام پیچیدن،گشتاوردهای متقابلی در چرخها ایجاد می شوند که از ناپایداری فرمان جلوگیری می کنند.با دانستن این مطلب،سازندگان لرزش گیر فرمان،میرایی وابسته به راستای نصب را که دربخش 8-3-4- مفصلاً بحث و بررسی کردیم،برای اثل کارکرد لرزش گیر فرمان در نظر گرفته اند،(شکل 8 را ببینید).سه شیار طولی که در چپ و راست جداره سیلندر 2 تعبیه شده اند،جریان ثابت روغن را ایجاد می کنند.با وجود این شیارها،از زوایه فرمان معینی به بعد،فقط مقدار روغن کمی از شیرهای 3 و4 که بر روی پیستون قرار دارند،عبور می کند.نیروی میرایی در حالت وسط و در کورس 10 میلیمتر اندازه لازم را دارد،اما نیروی میرایی در محدوده شیارها به نیم یا کمتر کاهش می یابد،(شکل 9 را ببینید).
برآمدگیهای بلند 1 تا انتهای کورس کشیده نمی شوند،زیرا در غیر این صورت طول لرزش گیر راباید بلندتر از معمول در نظر گرفت و سوار کردن آن نیز با مشکل روبرو می شود.از طرفی دیگر،با افزایش نیروی میرایی قبل از اعمال کردن ایستانهای مکانیکی،می توان از آسیب رسیدن به آنها در هنگام اعمال نیروی بزرگ جلوگیری کرد.
شرکت های بوگه،کلی و استابیلوس لرزش گیرهای فرمانی طراحی و تولید می کنند که در آنها تغییرات نیروی میرایی ایجاد شده،وابست به راستای نصب است.

شکل 9:نمودارهای تغییر نیروی میرایی نسبت به جا به جایی که در شرکت استابیلوس برای لرزش گیر فرمان در کورس های 25،50،75 و 100میلیمتر با تعداد دور 50 دور بر دقیقه اندازه گیری شده اند.به دلیل وجود شیر 11 و شیر پیستون 4،نیروی میرایی جهت فشار پراکنده است.در نتیجه،افت نیروی میرایی در جهت فشار به اندازه افت میرایی در جهت کشش نیست.

فهرست مطالب
1-کاربرد 2
2- لرزش گیر فرمان برای خودروی سواری و باری سبک 3
3- لرزش گیر فرمان برای خودروی باری 11
4-لرزش گیر فرمان با میرایی وابسته به راستای نصب 14