نظام التوجيه في السيارة

يُعتبر نظام التوجيه من أهم الأنظمة في السيارة، عندما يريد السائق الانعطاف بالسيارة، فإن على نظام التوجيه أن يقوم بعطف العجلات بسهولة، لكن لابد من عودة العجلات إلى الاستقامة الأمامية بعد الانتهاء من الانعطاف، كما يؤمن عزل السائق عن الصدمات، وتقليل جهده المبذول خلال الانعطاف، تبين أن سلامة وأمان السيارة يعتمد إلى حد كبير على نظام التوجيه.

أنواع منظومات التوجيه في السيارة:

تعتمد سلامة سير السيارة بشكل أساسي على نظام التوجيه، حيث يوجد نوعان رئيسيان لمنظومات التوجيه في السيارات هما:

• نظام التوجيه الميكانيكي (Mechanical Steering System).
  
• نظام التوجيه الهيدروليكي (المساعد) (Power Assisted Steering System).
  في منظومات التوجيه الميكانيكية يكون جهد السائق في إدارة المقود هو القوة الأساسية التي تؤدي إلى تحريك العجلات الأمامية إلى اليمين أو اليسا، أما في منظومات التوجيه المساعد فتتم مضاعفة جهد السائق بواسطة مساعدة هيدروليكية أو كهربائية هيدروليكية.
  

نظام التوجيه الميكانيكي (Mechanical Steering System):

يؤمن هذا النظام التحكم باتجاه حركة السيارة أثناء السير بواسطة عجلة القيادة وذلك في الاتجاه المطلوب من قبل السائق، من أهم وظائفه، تحويل الحركة الدائرية لعجلة القيادة إلى حركة مستقيمة لعمود الربط وذراع السحب، امتصاص الاهتزازات التي تحدث للمحور الأمامي خلال سير السيارة وتخفيف الجهد المبذول من السائق خلال الانعطاف.

أجزاء نظام التوجيه الميكانيكي:

تتكون منظومة التوجيه الميكانيكي من الأجزاء الآتية:

1- عجلة التوجيه أو المقود (Steering Wheel):

هي عبارة عن عجلة معدنية دائرية مغطاة بالبلاستيك المقسى يتحكم السائق من خلالها باتجاه سير السيارة، تتصل العجلة مع عمود القيادة بواسطة أذرع تصل بين المحيط والمركز، تساهم هذه الأذرع في نقل عزم قوة التدوير من العجلة إلى عمود القيادة، ويجب ضمان حركة حرة لعجلة التوجيه بمقدار (0-30) مم؛ لتأمين استقرار القيادة ومنع السيارة من الحركة القليلة ليد السائق وخاصة في السرعات العالية.

2- عمود القيادة (Steering Column):

يتألف عمود القيادة من جزأين:

• غلاف عمود التوجيه: هو أنبوب معدني مفرغ من الداخل (أجوف) مثبت على جسم السيارة ويمر بداخله محور التوجيه (Steering Shafi)، يوضع بينهما محامل؛ لتقليل الاحتكاك وتثبيت محور التوجيه في مكانه، يركب على غلاف عمود التوجيه عدد من آليات التحكم مثل، التحكم بالأضواء وآلية قفل التوجيه وآلية ضبط طول العمود وإشارات الانعطاف وغير ذلك.
  
• عمود التوجيه (Steering Shaf): هو محور صلب يقوم بنقل الحركة الدورانية لعجلة القيادة إلى مسننات التوجيه في علبة المقود، تثبت في أعلاه عجلة القيادة ويمر داخل الغلاف، يكون مثبتاً من الأسفل إلى علبة التوجيه عن طريق وصلة مفصلية عبارة عن جلب معدنية تركب معها كتل مطاطية لامتصاص الصدمات ومنع الاهتزازات من الوصول إلى السائق.
  يصنع عمود التوجيه من جزأين بينهما وصلة بحيث تتشوه أو تنكسر في حالة الاصطدام، وذلك لحماية السائق من اصطدام صدره بعمود التوجيه وحديثاً تم تصميم عمود التوجيه من قطعتين أو أكثر، توصل القطعتان بوصلات مفصلية أو بشكل تلسكوبي.
  

3- علبة التوجيه (Steering Box):

هي صندوق يحوي بداخله مسننات تعمل على تحويل الحركة الدورانية لعجلة القيادة إلى حركة زاوية للإطارات عن طريق عمود الربط ومضاعفة قوة التوجيه البسيطة القادمة من السائق وتحويلها إلى قوة كبيرة تستطيع تحريك العجلات، تثبت علبة التوجيه على عارضة الإطار المعدني للسيارة وتملأ جزئياً بزيت خاص، تركب موانع للزيت عند النهاية السفلى لمحور التوصيل؛ لمنع تسرّب الزيت من أسفل علبة المسنات، أما النهاية العليا فلا تحتاج لموانع تسرب؛ لأنها تكون عادة فوق مستوى الزيت، حيث تحتاج فقط إلى مانعة للغبار، من أهم أنواع علب التوجيه المستخدمة:

1- علبة التوجيه ذات المسنن والجريدة المسننة:

تتألف من مسنن مستند على محور القيادة (الإدارة) يتداخل مع جريدة توازي المحور الأمامي للسيارة، عند تدوير عجلة القيادة يدور المسنن ثم عبر الجريدة المسننة تتحرك بحسب اتجاه دوران عجلة القيادة؛ لتنتقل الحركة إلى أذرع التوجيه دون الحاجة إلى أعمدة سحب أو ذراع هابط.
في الغالب تستعمل الأسنان الحلزونية المائلة بدلاً من الأسنان المستقيمة لأنها أكثر متانة وأقل ضوضاء وتعشق الأسنان بشكل متدرج؛ ممّا يقلل من احتمال وجود الخلوص بين أسنان المسنن وأسنان الجريدة، كما أن قطر المسنن يكون أقل لنفس عدد الأسنان، يتم حماية الجريدة المسننة من الجانبين بتغليفها بغطاء مطاطي؛ لمنع دخول الغبار والأوساخ إليها.
عیوب نظام التوجيه ذي الجريدة المسننة، الإهتراء غير المنتظم لأسنان الجريدة المسننة؛ ممّا يؤدي إلى وجود خلوص في بعض الأماكن وعملية إعادة ضبط أو عيار هذا النوع من مجموعات التوجيه تقتصر على عيار الخلوص في محامل المسنن، أما الخلوص بين الأسنان فهو غير قابل للضبط أو العيار، هناك عيب آخر، وهو أن الجريدة المسننة والمسنن قابلان للحركة المتبادلة، أيّ أن دفع الجريدة المسننة يؤدي إلى دوران المسنن القائد وهذا يعني انتقال الصدمة الناتجة عن وعورة الطريق إلى المقود بشكل أكبر من باقي الأنواع.

2- علبة التوجيه ذات الكرات والصامولة (Re – Circulating Ball):

تتألف من محور صُممت عليه مجاري حلزونية، تعشق المجاري مع صامولة منزلقة تحتوي على مجاري داخلية، توضع كرات فولاذية بين مجاري المحور والمجاري الداخلية للصامولة المنزلقة لتعشيقهما معاً وتقليل الاحتكاك بينهما، عند إدارة المقود يدور المحور، فتتدحرج الكرات داخل المجاري وتعمل هذه الكرات على تحريك الصامولة إلى الأمام أو الخلف على امتداد المحور، كل كرة فولاذية تسير دورة كاملة حول المحور، ثم تعود إلى موجه الكرات (دليل إرجاع الكرات)، حيث يقوم بنقل الكرات من إحدى نهايتي صامولة الكرات إلى النهاية الأخرى.
إن انتقال الصامولة على طول المحور يعمل على إدارة القطاع المسنن وتنتقل الحركة من القطاع المسنن إلى وصلات التوجيه من خلال ذراع توصيل هابط يسمى ذراع بتمان (Pitman Arm) وتحمل نهايتا المحور على محامل كروية وتثبت نهایتا القطاع المسنن بمحامل، تكون المسننات والمحامل جميعها في علبة محكمة الإغلاق بداخلها زيت، تزود بمانعات تسرب الزيت إلى الخارج ومنع دخول الغبار والماء إليها.
هذا النوع من علب التوجيه كبير الحجم وثقيل الوزن ويتميز بقوة تحمل كبيرة ويعطي قوة توجيه كبيرة، كذلك نسبة التخفيض عالية وهذا يناسب السيارات الثقيلة والمرتفعة عن سطح الطريق كالشاحنات وسيارات الدفع الرباعي التي تتطلب قوة توجيه كبيرة وتجاوباً بطيئاً تجنباً للانقلاب.

3- علبة التوجيه ذات المسنن الحلزوني والقطاع المستن (Worm And Sector):

عبارة عن مسنن في نهاية عمود التوجيه معشق مع قطاع مسنن، يركب المسنن في علبة مسنات التوجيه على محملين کرويين، واحد عند كل طرف ويتم عیار خلوص محمل المسنن بواسطة لولب عيار وصامولة قفل.

4- علبة التوجيه ذات العمود الملولب والصامولة (Nut And Lever Steering):

يتكون هذا النوع من اسطوانة مستقيمة عليها أسنان حلزونية على طول الجزء الاسطواني الموجود في علبة التوجيه وترتكز على الاسطوانة المسننة صامولة كبيرة مسننة، يتم نقل الحركة من العمود الملولب إلى الصامولة بواسطة محامل كروية إلى القطاع المسنن، من مميزات هذا النوع سرعة استجابته للحركة وبساطة تصميمه، لذلك فهو واسع الاستخدام.

4- أذرع التوجيه (وصلات التعليق):

هي مجموعة الأذرع والأعمدة التي تقوم بنقل الحركة من علبة التوجيه إلى مفصلة التوجيه والعجلات، تختلف هذه الأذرع بحسب نوع علبة التوجيه، ففي حالة استخدام الجريدة المسننة والمسنن المخروطي، يكون هناك ذراع ربط في نهاية الجريدة المسننة من الجانبين، ينتهي بوصلة كروية وتربط الوصلة الكروية ذراع الربط مع مفصلة التوجيه، أما في حال استخدام علب التوجيه الأخرى، فإن خروج الحركة من صندوق المسننات يكون إلى ذراع توصيل هابط، ثم إلى أذرع الربط المزودة بوصلات كروية لنقل الحركة إلى العجلات، من أهم هذه الأذرع:

• الذراع الهابط (Drop Amm): هو عبارة عن ذراع مصنوع من الحديد الصلب المقسی، يعشق مع محور علبة المسننات بواسطة أخاديد، ثم يثبت بواسطة صامولة قفل، يقوم بنقل الحركة الدورانية من مسننات علبة التوجيه، وتحويلها إلى حركة مستقيمة في أعمدة الربط الأمامية.
  
• ذراع السحب (أعمدة الربط): هي عبارة عن أعمدة ذات نهايات مقلوظة، في أنظمة التعليق الأمامية المستقلة يستخدم عمودا ربط، يتم وصل عمود الربط إلى مفصلة التوجيه بواسطة وصلة تسمى (نهاية عمود الربط) ويتم تجميع العمود مع نهايته بواسطة لولب يسمح لعمود الربط بالدوران ضمن نهاية عمود الربط التي تحتوي على أسنان يمكن بواسطتها زيادة أو نقصان طول العمود وضبط زوايا العجلات الأمامية.
  
• مفصلة التوجيه (knuckle Steering): تثبت مع ذراع على قرص محور العجلة وتتحرك معه حول المفاصل الكروية التي تربطها إلى نظام التعليق.
  
• الوصلات المفصلية (Articulated): هي وصلات ميكانيكية تستخدم لتوصيل ونقل الحركة بين الأجزاء المختلفة في نظام التوجيه ولها أشكال عديدة منها، الوصلة المفصلية الكروية (Ball Joint) تستخدم لتوصيل ذراع الربط ومفصلة التوجيه مع منظومة التعليق، تحتوي بداخلها على مادة الشحم لتسهيل حركتها وتسمح بوجود حرية دوران کافية عند الانعطاف تستعمل بشكل خاص مع نظام التعليق المستقل للسيارات الصغيرة.