توجيه

الموسوعة الحرة

راكب دراجة يقود دراجته عن طريق تدوير المقود والميل

التوجيه هو التحكم في اتجاه الحركة [ 1 ] أو المكونات التي تُمكّن من التحكم فيه. [ 2 ] ويتم التوجيه من خلال ترتيبات مختلفة، من بينها الجنيحات للطائرات، والدفات للقوارب، والإمالة الدورية للمراوح للمروحيات، [ 3 ] وغيرها الكثير.

الطائرات

تُوجَّه أنظمة التحكم في طيران الطائرات عادةً أثناء تحليقها باستخدام الجنيحات أو الجنيحات الجانبية أو كليهما لإمالة الطائرة عند الانعطاف؛ ورغم إمكانية استخدام الدفة لتوجيه الطائرة، إلا أنها تُستخدم عادةً لتقليل الانحراف الجانبي المعاكس ، وليس كوسيلة مباشرة للانعطاف. على الأرض، تُوجَّه الطائرات عمومًا عند السرعات المنخفضة بتدوير العجلة الأمامية أو الخلفية (باستخدام ذراع التوجيه أو دواسات الدفة) أو من خلال الكبح التفاضلي، وبالدفة عند السرعات العالية. تُوجَّه الصواريخ والمناطيد والمركبات الهوائية الكبيرة عادةً بالدفة أو توجيه الدفع أو كليهما. تمتلك المركبات الهوائية الرياضية الصغيرة دفات مماثلة، لكنها تُوجَّه في الغالب عن طريق نقل الطيار لوزنه من جانب إلى آخر، مما يُخل بتوازن قوى الرفع الأقوى أسفل الحافة. ​​أما الطائرات النفاثة والمنصات الطائرة فتُوجَّه بتوجيه الدفع فقط.

يتم توجيه أدوات التحكم في طيران المروحية عن طريق التحكم الدوري، الذي يغير متجه الدفع للدوار الرئيسي (الدوارات الرئيسية)، وعن طريق التحكم في عزم الدوران المضاد، والذي يتم توفيره عادةً بواسطة دوار الذيل.

السيارات

المكونات الأساسية لنظام التوجيه اليدوي للسيارات ذي الترس والجريدة المسننة.
جزء من آلية توجيه السيارة: قضيب الربط، ذراع التوجيه، محور الدوران (باستخدام مفاصل كروية )

يُمكّن نظام التوجيه التقليدي في السيارات السائق من التحكم في اتجاه المركبة عن طريق تدوير العجلات الأمامية باستخدام عجلة قيادة يدوية موضوعة أمامه. تتصل عجلة القيادة بعمود التوجيه ، المتصل بدوره بقضبان ومحاور وتروس تسمح للسائق بتغيير اتجاه العجلات الأمامية. قد تتضمن الآلية نظام تروس مسننة يحول عدة دورات لعجلة القيادة إلى حركة خطية كبيرة. أو قد تستخدم نظامًا كرويًا دوارًا . ويمكن أن تكون الآلية مدعومة آليًا ، عادةً بوسائل هيدروليكية أو كهربائية.

ابتكر آرثر إرنست بيشوب [ 4 ] في سبعينيات القرن الماضي نظام التوجيه المتغير (مع استخدام ترس صغير عادي) بهدف تحسين استجابة المركبة وتوفير قيادة أكثر راحة، خاصة عند السرعات العالية. كما ابتكر عملية تشكيل بالضغط منخفضة التكلفة لتصنيع هذه التروس، مما أغنى عن الحاجة إلى تشكيل أسنان التروس آليًا.

توجد ترتيبات أخرى أحيانًا في أنواع مختلفة من المركبات؛ على سبيل المثال، المقود أو التوجيه بالعجلات الخلفية. عادةً ما تستخدم المركبات المجنزرة مثل الجرافات والدبابات نظام التوجيه التفاضلي ، حيث تتحرك الجنازير بسرعات مختلفة أو في اتجاهات متعاكسة، باستخدام القابض والفرامل، لتغيير الاتجاه.

تشمل مكونات نظام التوجيه الشائعة ما يلي:

الهندسة

هندسة توجيه أكرمان

الهدف الأساسي من التوجيه هو ضمان توجيه العجلات في الاتجاه المطلوب لتحريك المركبة حسب الحاجة. ويتحقق ذلك عادةً من خلال سلسلة من الوصلات والقضبان والمحاور والتروس. ومن المفاهيم الأساسية زاوية ميل العجلة . تُوجَّه كل عجلة بنقطة ارتكاز أمامها، مما يجعل التوجيه متمركزًا تلقائيًا في اتجاه الحركة.

عادةً ما تتوافق وصلات التوجيه التي تربط علبة التوجيه بالعجلات مع شكلٍ مُعدّل من هندسة توجيه أكرمان ، وذلك لمراعاة حقيقة أن العجلة الداخلية، أثناء الانعطاف، تسلك مسارًا بنصف قطر أصغر من العجلة الخارجية، مما يجعل زاوية التقارب المناسبة للقيادة في خط مستقيم غير مناسبة للانعطافات. كما تؤثر زاوية ميل العجلات في المستوى الرأسي، والمعروفة بزاوية الانحناء ، على ديناميكيات التوجيه، تمامًا كما تفعل الإطارات.

يُقاس دوران عجلة القيادة عادةً بعدد الدورات الكاملة (360 درجة) من أقصى اليمين إلى أقصى اليسار . ويحدث هذا عندما تكون آلية إدخال التوجيه مقيدة عند حدها الميكانيكي من نقطة التوقف الكاملة للانعطاف يمينًا إلى نقطة التوقف الكاملة للانعطاف يسارًا.

نظام التروس المسننة، الكرات الدوارة، الدودة والقطاع

وحدة التوجيه المسننة المثبتة في مقصورة قيادة هيكل سيارة أرييل أتوم الرياضية، وهو أمر غير معتاد في سيارات الإنتاج المعاصرة
علبة التوجيه غير المعززة في المركبات الآلية

تحتوي العديد من السيارات الحديثة على آلية توجيه تُسمى نظام التوجيه المسنني . يدور مقود السيارة ترسًا صغيرًا، والذي بدوره يحرك مسننًا ذهابًا وإيابًا لتوجيه العجلات. تحوّل هذه الآلية الحركة الدائرية لمقود السيارة إلى حركة خطية ، تُنقل إلى عجلات السيارة عبر قضبان التوجيه ومفصل التوجيه .

يتميز نظام التوجيه المسنني بعدة مزايا، منها الشعور المباشر بالتوجيه. وهذا يعني أن السائق يستطيع الشعور بالطريق بشكل أفضل والتحكم بدقة أكبر في حركة السيارة.

كانت شركة بي إم دبليو من أوائل الشركات المصنعة التي اعتمدت أنظمة التوجيه المسنني في ثلاثينيات القرن العشرين، وتبعتها في ذلك العديد من الشركات المصنعة الأوروبية الأخرى. وبدأت شركات تصنيع السيارات في الولايات المتحدة باستخدام نظام التوجيه المسنني مع سيارة فورد بينتو عام 1974. [ 5 ]

تعتمد التصاميم القديمة على مبدأين رئيسيين: تصميم الدودة والقطاع، وتصميم البرغي والصامولة. وقد تم تحسين كلا النوعين بتقليل الاحتكاك؛ ففي تصميم البرغي والصامولة، يتم ذلك باستخدام آلية الكرات الدوارة ، والتي لا تزال موجودة في الشاحنات والمركبات متعددة الاستخدامات. يقوم عمود التوجيه بتدوير برغي كبير، يتعشق مع الصامولة بواسطة كرات دوارة. تحرك الصامولة قطاعًا من الترس، مما يؤدي إلى دورانه حول محوره أثناء دوران البرغي؛ ويحرك ذراع متصل بمحور القطاع ذراع التوجيه ، المتصل بدوره بوصلة التوجيه، وبالتالي يقوم بتوجيه العجلات. يقلل تصميم الكرات الدوارة من الاحتكاك الكبير عن طريق وضع محامل كروية كبيرة بين البرغي والصامولة. عند طرفي الجهاز، تخرج الكرات من بين القطعتين إلى قناة داخلية في الصندوق، والتي تربطها بالطرف الآخر من الجهاز. وهكذا، يتم "إعادة تدويرها".

تُوفر آلية الكرة الدوارة للسائق ميزة ميكانيكية أكبر، مما أدى إلى استخدامها في المركبات الأكبر حجمًا والأثقل وزنًا، بينما كانت آلية الترس والجريدة المسننة تقتصر في الأصل على المركبات الأصغر حجمًا والأخف وزنًا. ومع ذلك، ونظرًا للانتشار الواسع لأنظمة التوجيه المعزز آليًا ، لم تعد هذه الميزة تُعتبر مهمة، مما أدى إلى زيادة استخدام آليات الترس والجريدة المسننة في السيارات الحديثة. كما أن تصميم الكرة الدوارة يعاني من خلوص ملحوظ، أو "نقطة ميتة" في المنتصف، حيث لا تُحرك أدنى حركة لعجلة القيادة في أي اتجاه جهاز التوجيه. يُمكن تعديل هذا الخلوص بسهولة عبر برغي في نهاية علبة التوجيه لمراعاة التآكل، ولكن لا يُمكن التخلص منه تمامًا لأنه سيُنتج قوى داخلية مفرطة في مواضع أخرى، مما يُؤدي إلى تآكل الآلية بسرعة كبيرة. لا يزال هذا التصميم مُستخدمًا في الشاحنات والمركبات الكبيرة الأخرى، حيث تُعد سرعة التوجيه والشعور المباشر أقل أهمية من المتانة وسهولة الصيانة والميزة الميكانيكية.

كان تصميم الدودة والقطاع تصميمًا قديمًا، استُخدم على سبيل المثال في سيارات ويليز وكرايسلر، وفورد فالكون (في ستينيات القرن العشرين). ولتقليل الاحتكاك، استُبدل القطاع بأسطوانة أو دبابيس دوارة على ذراع عمود التأرجح.

عموماً، تستخدم المركبات القديمة آلية التوجيه الكروي المُعاد تدويره، بينما تستخدم المركبات الأحدث فقط نظام التوجيه المسنني. مع ذلك، فإن هذا التقسيم ليس دقيقاً تماماً، إذ يمكن إيجاد أنظمة التوجيه المسنني في السيارات الرياضية البريطانية التي صُنعت في منتصف خمسينيات القرن الماضي، ولم تتخلَّ بعض شركات صناعة السيارات الألمانية عن تقنية التوجيه الكروي المُعاد تدويره إلا في أوائل تسعينيات القرن الماضي.

توجد أنظمة أخرى للتوجيه، لكنها غير شائعة في المركبات البرية. غالبًا ما تستخدم ألعاب الأطفال وعربات الكارتينج وصلة مباشرة جدًا على شكل ذراع ناقل الحركة (المعروف أيضًا باسم ذراع بيتمان) المتصل مباشرة بين عمود التوجيه وأذرع التوجيه، كما يُستخدم نظام وصلات التوجيه التي تعمل بالكابلات (مثل آلية الكابستان وآلية وتر القوس) في بعض المركبات المصنعة منزليًا مثل سيارات الصابون والدراجات ثلاثية العجلات المائلة .

نظام التوجيه المعزز

تساعد عجلة القيادة المعززة سائق السيارة على التوجيه من خلال توجيه جزء من قوة المحرك للمساعدة في تدوير عجلات الطريق حول محاورها. ومع ازدياد وزن السيارات وتحولها إلى نظام الدفع الأمامي ، وخاصةً باستخدام هندسة الإزاحة السالبة، بالإضافة إلى زيادة عرض وقطر الإطارات، ازداد الجهد المطلوب لتدوير العجلات حول محاورها، لدرجة أنه يتطلب في كثير من الأحيان بذل جهد بدني كبير لولا وجود هذه المساعدة. وللتخفيف من ذلك، طورت شركات صناعة السيارات أنظمة التوجيه المعزز، أو بالأحرى التوجيه المعزز آليًا، نظرًا لوجود وصلة ميكانيكية في السيارات المخصصة للطرقات كإجراء احتياطي . يوجد نوعان من أنظمة التوجيه المعزز: الهيدروليكي والكهربائي/الإلكتروني. كما يوجد نظام هجين هيدروليكي-كهربائي.

يستخدم نظام التوجيه المعزز هيدروليكيًا (HPS) ضغطًا هيدروليكيًا مُزوَّدًا بواسطة مضخة تعمل بمحرك السيارة للمساعدة في حركة عجلة القيادة. يُعدّ نظام التوجيه المعزز كهربائيًا (EPS) أكثر كفاءة من نظام التوجيه المعزز هيدروليكيًا، حيث لا يحتاج محرك التوجيه المعزز كهربائيًا إلى تقديم المساعدة إلا عند تدوير عجلة القيادة، بينما يجب أن تعمل المضخة الهيدروليكية باستمرار. في نظام التوجيه المعزز كهربائيًا، يُمكن ضبط مقدار المساعدة بسهولة وفقًا لنوع السيارة وسرعة الطريق وتفضيلات السائق. ومن المزايا الإضافية التخلص من المخاطر البيئية الناجمة عن تسرب سائل التوجيه المعزز هيدروليكيًا والتخلص منه. علاوة على ذلك، لا تنقطع المساعدة الكهربائية عند تعطل المحرك أو توقفه، بينما تتوقف المساعدة الهيدروليكية عن العمل عند توقف المحرك، مما يجعل التوجيه أثقل مرتين، حيث يتعين على السائق الآن تدوير عجلة القيادة الثقيلة جدًا - بدون أي مساعدة - بالإضافة إلى نظام التوجيه المعزز نفسه.

نظام توجيه حساس للسرعة

يُتيح نظام التوجيه المُتكيف مع السرعة توجيهًا مُعززًا للغاية عند السرعات المنخفضة لتحسين القدرة على المناورة، وتوجيهًا مُعززًا بشكل طفيف عند السرعات العالية لتحقيق الثبات. كانت سيارة سيتروين إس إم المزودة بنظام DIRAVI أول سيارة تُزود بهذه الميزة ، وقد طُرحت للبيع لأول مرة في فرنسا عام 1970. [ 6 ] يعمل نظام التوجيه الهيدروليكي على تطبيق قوة على كامة مركزية تدفع رف التوجيه وعجلة القيادة إلى وضعية التوجيه الأمامي. تزداد قوة التمركز مع السرعة، مما يتطلب جهدًا أكبر لتدوير عجلة القيادة عند السرعات العالية. [ 7 ]

تُقلل أنظمة التوجيه المعزز الحديثة الحساسة للسرعة من المساعدة الميكانيكية أو الكهربائية مع ازدياد سرعة السيارة، مما يُعطي شعورًا مباشرًا أكثر. وتنتشر هذه الميزة تدريجيًا. على سبيل المثال، استُخدمت في شاحنة إنتاجية، وهي شاحنة تسلا سايبرتراك، في عام 2023. [ 8 ] [ 9 ] : 51:28

توجيه رباعي العجلات

نظام توجيه رباعي العجلات يعتمد على السرعة.

نظام التوجيه الرباعي هو نظام تستخدمه بعض المركبات لتحسين استجابة التوجيه، وزيادة استقرار المركبة أثناء المناورة بسرعة عالية، أو لتقليل نصف قطر الدوران عند السرعات المنخفضة.

نظام التوجيه النشط للعجلات الأربع

في نظام التوجيه الرباعي النشط، تدور العجلات الأربع جميعها في آنٍ واحد عند توجيه السائق. في معظم أنظمة التوجيه الرباعي النشط، تُوجَّه العجلات الخلفية بواسطة حاسوب ومحركات. [ 10 ] لا تستطيع العجلات الخلفية عادةً الدوران بنفس مدى دوران العجلات الأمامية. قد توجد أدوات تحكم لإيقاف توجيه العجلات الخلفية، وخيارات لتوجيهها بشكل مستقل عن العجلات الأمامية. عند السرعات المنخفضة (مثل أثناء ركن السيارة)، تدور العجلات الخلفية في اتجاه معاكس للعجلات الأمامية، مما يقلل من نصف قطر الدوران، وهو أمر بالغ الأهمية أحيانًا للشاحنات الكبيرة والجرارات والمركبات ذات المقطورات وسيارات الركاب ذات قاعدة العجلات الطويلة. أما عند السرعات العالية، فتدور العجلات الأمامية والخلفية معًا (يتم التحكم بها إلكترونيًا)، مما يسمح للمركبة بتغيير المسارات بانحراف جانبي أقل وتسارع جانبي أفضل، وبالتالي تعزيز ثباتها على الخطوط المستقيمة. [ 10 ] [ 11 ]

يُستخدم نظام التوجيه الرباعي في معظم شاحنات الوحوش ، حيث تُعدّ القدرة على المناورة في الساحات الضيقة أمرًا بالغ الأهمية، كما أنه شائع الاستخدام في المركبات الزراعية والشاحنات الكبيرة. وتستخدم بعض حافلات النقل بين المدن الأوروبية الحديثة أيضًا نظام التوجيه الرباعي للمساعدة في المناورة في محطات الحافلات، ولتحسين ثباتها على الطريق. وكانت مازدا رائدة في تطبيق نظام التوجيه الرباعي على السيارات، حيث عرضته في سيارتها الاختبارية مازدا MX-02 عام 1984، حيث كانت العجلات الخلفية تُوجّه عكسيًا عند السرعات المنخفضة. [ 12 ] ثمّ قدّمت مازدا نسخة من نظام التوجيه الإلكتروني الرباعي هذا في سيارتي مازدا 626 و MX6 عام 1988. وكانت أول سيارة رالي تستخدم هذه التقنية هي بيجو 405 توربو 16 ، التي ظهرت لأول مرة في سباق بايكس بيك الدولي لتسلق التلال عام 1988. [ 13 ]

في السابق، كانت هوندا توفر نظام التوجيه الميكانيكي للعجلات الأربع كخيار إضافي في طرازات بريلود (1987-2001) وهوندا أسكوت (1989-1996)، ثم قامت لاحقًا بتحديثه إلى نظام تحكم إلكتروني. وقدّمت جنرال موتورز نظام كوادراستير من دلفي في طرازات سيلفرادو/سييرا وسوبربان/يوكون. ونظرًا لتكلفته المرتفعة في البداية كخيار إضافي، وقلة الإقبال عليه نتيجةً لقلة الإقبال عليه، أوقفت جنرال موتورز استخدام هذه التقنية في نهاية عام 2005. [ 14 ] وتُقدّم نيسان/إنفينيتي عدة إصدارات من نظام HICAS كتجهيز قياسي أو كخيار إضافي في معظم طرازاتها.

في أوائل العقد الأول من الألفية الثانية، طُرح جيل جديد من أنظمة التوجيه الرباعي في السوق. ففي عام 2001، جهّزت بي إم دبليو الفئة السابعة E65 بنظام توجيه رباعي (اختياري، يُسمى "التوجيه النشط المتكامل")، وهو متوفر حاليًا في الفئات الخامسة والسادسة والسابعة، [ 15 ] [ 16 ] [ 11 ] كخيار إضافي. وفي عام 2009، طرحت رينو نظام توجيه رباعي اختياري يُسمى "4control" ، [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] في البداية في سيارة لاغونا جي تي ، وهو متوفر حاليًا في طرازات تاليسمان ، [ 18 ] وميغان، [ 17 ] وإسباس . [ 19 ] وفي عام 2013، قدّمت بورش نظامًا مماثلاً كتجهيز قياسي في سيارة 911 توربو . [ 20 ] ومنذ عام 2016، تُقدّم باناميرا بنظام توجيه رباعي اختياري. [ 21 ] أُطلقت سيارة أودي Q7 موديل 2014 بنظام توجيه رباعي اختياري. [ 22 ] كما تُقدم الشركات اليابانية المصنعة للسيارات سيارات فاخرة مزودة بنظام توجيه رباعي، مثل إنفينيتي في طراز QX70 (نظام التوجيه النشط الخلفي) [ 23 ] ولكزس في طراز GS. [ 24 ] وقد أطلقت الشركات الإيطالية هذه التقنية في طرازات عامي 2016-2017 مع فيراري F12tdf ، [ 25 ] وفيراري GTC4Lusso، [ 26 ] بالإضافة إلى لامبورغيني أفينتادور S. [ 27 ]

توجيه السلطعون

التوجيه الجانبي هو نوع خاص من التوجيه النشط رباعي العجلات. يعمل هذا النوع بتوجيه جميع العجلات في نفس الاتجاه وبنفس الزاوية. يُستخدم التوجيه الجانبي عندما تحتاج المركبة إلى السير في خط مستقيم ولكن بزاوية: عند تغيير المسارات على الطريق السريع بسرعة، أو عند نقل الأحمال باستخدام رافعة شوكية، أو أثناء التصوير باستخدام عربة كاميرا.

يمكن أيضًا استخدام توجيه العجلات الخلفية عندما لا تتبع العجلات الخلفية المسار الذي تسلكه مسارات العجلات الأمامية (على سبيل المثال لتقليل ضغط التربة عند استخدام معدات زراعية متدحرجة).

توجيه سلبي للعجلات الخلفية

تتميز العديد من المركبات الحديثة بنظام توجيه سلبي للعجلات الخلفية. في كثير من هذه المركبات، عند الانعطاف، تميل العجلات الخلفية إلى الانحراف قليلاً نحو الخارج، مما قد يقلل من ثباتها. يستخدم نظام التوجيه السلبي القوى الجانبية المتولدة أثناء الانعطاف (من خلال هندسة نظام التعليق) والبطانات لتصحيح هذا الميل وتوجيه العجلات قليلاً نحو الداخل. هذا يُحسّن ثبات السيارة أثناء الانعطاف. يُطلق على هذه الظاهرة اسم "انعطاف الامتثال" ؛ وهي، أو عكسها، موجودة في جميع أنظمة التعليق. من الطرق الشائعة لتحقيق انعطاف الامتثال استخدام وصلة وات على المحور الخلفي الصلب، أو استخدام بطانات التحكم في زاوية العجلات على نظام تعليق ذي عارضة ملتوية . في نظام التعليق الخلفي المستقل، يتم تحقيقه عادةً عن طريق تغيير معدلات البطانات المطاطية في نظام التعليق. عادةً ما تعاني بعض أنظمة التعليق من فرط التوجيه بسبب الهندسة، مثل محاور هوتشكيس الحية ، ونظام التعليق الخلفي المستقل شبه المتأخر، وعوارض الالتواء الخلفية، ولكن يمكن التخفيف من ذلك عن طريق تعديلات على نقاط ارتكاز الزنبرك الورقي أو الذراع المتأخر، أو وصلات تعليق إضافية، أو الهندسة الداخلية المعقدة للبطانات.

إن التوجيه السلبي للعجلات الخلفية ليس مفهوماً جديداً، حيث أنه مستخدم منذ سنوات عديدة، على الرغم من أنه لا يتم الاعتراف به دائماً على هذا النحو.

نظام توجيه مفصلي

نظام توجيه مفصلي في سيارة باندفاجن 206 .
محمل أمامي مزود بتوجيه مفصلي (2007).

نظام التوجيه المفصلي هو نظامٌ يُقسّم المركبة إلى نصفين أمامي وخلفي متصلين بمفصل رأسي. ويرتبط النصفان الأمامي والخلفي بأسطوانة هيدروليكية واحدة أو أكثر تُغيّر الزاوية بينهما، بما في ذلك المحورين الأمامي والخلفي والعجلات، وبالتالي تُوجّه المركبة. لا يستخدم هذا النظام أذرع التوجيه أو محاور التوجيه أو قضبان الربط، كما هو الحال في نظام التوجيه الرباعي. إذا وُضع المفصل الرأسي على مسافة متساوية بين المحورين، فإنه يُلغي الحاجة إلى ترس تفاضلي مركزي في المركبات ذات الدفع الرباعي، حيث يتبع المحوران الأمامي والخلفي المسار نفسه، وبالتالي يدوران بالسرعة نفسها. تتميز الشاحنات المفصلية بأداء ممتاز على الطرق الوعرة.

يمكن اعتبار مجموعات المركبات والمقطورات مثل المقطورات النصفية، والقطارات البرية ، والحافلات المفصلية ، وقطارات النقل الداخلي بمثابة مركبات مفصلية سلبية.

توجيه العجلات الخلفية

تستخدم بعض أنواع المركبات نظام التوجيه بالعجلات الخلفية فقط، ولا سيما رافعات الشوكة ، وعربات الكاميرا ، ورافعات الدفع المبكر ، وسيارة Dymaxion الخاصة بباكمينستر فولر ، و ThrustSSC . [ 28 ]

يُعدّ نظام التوجيه بالعجلات الخلفية مفيدًا للغاية للمناورة في المساحات الضيقة. مع ذلك، فإنّ التطبيقات البسيطة لهذا النظام تميل إلى زيادة الانعطاف، ما قد يؤدي إلى عدم استقرار التوجيه. لذا، يُستخدم نظام التوجيه بالعجلات الخلفية عادةً في المركبات البطيئة التي تتطلب قدرة عالية على المناورة في الأماكن الضيقة، مثل الرافعات الشوكية.

لأغراض النقل الثقيل أو لزيادة القدرة على المناورة، تُجهز بعض المقطورات النصفية بنظام توجيه للعجلات الخلفية، يتم التحكم فيه كهروهيدروليكياً. يمكن تدوير عجلات جميع المحاور الخلفية أو بعضها بزوايا مختلفة لتمكين الانعطافات الحادة، أو بنفس الزاوية (التوجيه الجانبي) لتحريك الجزء الخلفي من المقطورة جانبياً.

نظام التوجيه الإلكتروني

مركبة التجوال القمرية (LRV) موديل 1971 مزودة بأدوات تحكم في التوجيه بواسطة عصا التحكم.
سيارة هوندا EV-STER موديل 2012 ذات نظام التوجيه المزدوج.
مقطورة نقل ثقيلة مزودة بنظام توجيه رباعي العجلات يتم التحكم فيه عن بعد بواسطة سائق يسير في الجزء الخلفي من المقطورة (2008).

تهدف تقنية التوجيه الإلكتروني إلى إزالة أكبر عدد ممكن من المكونات الميكانيكية (عمود التوجيه، وعمود التوجيه، وآلية تخفيض السرعة، إلخ). ويُوفر استبدال نظام التوجيه التقليدي بنظام التوجيه الإلكتروني العديد من المزايا، منها:

  • يؤدي غياب عمود التوجيه إلى تبسيط تصميم المقصورة الداخلية للسيارة.
  • إن غياب عمود التوجيه وعمود التوجيه وآلية تخفيض التروس يسمح باستغلال أفضل بكثير للمساحة في حجرة المحرك.
  • يمكن تصميم آلية التوجيه وتركيبها كوحدة نمطية.
  • بدون اتصال ميكانيكي بين عجلة القيادة وعجلة الطريق، فمن غير المرجح أن يتسبب تأثير الاصطدام الأمامي في اصطدام عجلة القيادة بالسائق.
  • يمكن تعديل خصائص نظام التوجيه بسهولة لتغيير استجابة التوجيه والشعور به.

تم تقديم نظام التوجيه الإلكتروني (Steer-by-wire) بدون استخدام عمود التوجيه لأول مرة في سيارة إنتاجية مع نيسان إنفينيتي Q50 في عام 2013. [ 29 ] واستمر تقديم هذا النظام مع طرازي QX50 وQX55، ومنذ عام 2022 أصبح متاحًا مع سيارة إنفينيتي Q60 كوبيه. [ 30 ]

تشمل المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات والمُنتجة في العقد الحالي (2020) والتي توفر نظام توجيه إلكتروني بدون عمود توجيه، سيارة كانو لايف ستايل [ 31 ] ، ولكزس RZ 450e [ 32 ] ، والمركبات المبنية على وحدة REE Automotive P7 [ 33 ] ، وتويوتا bZ4X [ 30 ] ، وتيسلا سايبرتراك [ 34 ] . واعتبارًا من عام 2023 ، تخطط لوتس [ 35 ] وبيجو [ 36 ] ومرسيدس -بنز لتقديم سيارات بنظام التوجيه الإلكتروني في منتصف إلى أواخر العقد الحالي (2020) . [ 37 ]

أمان

تقليديًا، تتميز السيارات بعمود توجيه قابل للطي (عمود توجيه ماص للصدمات) ينثني في حالة الاصطدام الأمامي الشديد لتجنب الإصابات المفرطة للسائق. كما تُجهز السيارات عادةً بالوسائد الهوائية كتجهيز قياسي. أما أعمدة التوجيه غير القابلة للطي في السيارات القديمة، فكانت تتسبب في كثير من الأحيان في إصابة السائقين بجروح بالغة في حوادث الاصطدام الأمامي، خاصةً عندما يكون صندوق التوجيه أو رف التوجيه مثبتًا أمام خط المحور الأمامي، في مقدمة منطقة امتصاص الصدمات . وقد مثّلت هذه المشكلة تحديًا خاصًا للسيارات ذات الهيكل الصلب المنفصل بدون منطقة امتصاص صدمات. في المقابل، تُثبّت صناديق التوجيه أو رفوف التوجيه في العديد من السيارات الحديثة خلف المحور الأمامي على الحاجز الأمامي، في الجزء الخلفي من منطقة امتصاص الصدمات الأمامية.

اخترع بيلا باريني أعمدة التوجيه القابلة للطي ، وتم تقديمها في سيارة مرسيدس-بنز W111 ذات الزعانف الخلفية عام 1959، إلى جانب مناطق امتصاص الصدمات. ظهرت ميزة السلامة هذه لأول مرة في سيارات جنرال موتورز بعد حملة ضغط واسعة النطاق وعلنية قادها رالف نادر . بدأت شركة فورد بتركيب أعمدة التوجيه القابلة للطي عام 1968. [ 38 ]

استخدمت أودي عجلة قيادة قابلة للسحب ونظام شد حزام الأمان يسمى procon-ten ، ولكن تم إيقاف استخدامه منذ ذلك الحين لصالح الوسائد الهوائية وأجهزة شد حزام الأمان النارية.

دورات

في الدراجات الهوائية والنارية ، يُعدّ الميل في اتجاه الانعطاف ضروريًا لموازنة قصور المركبة الذاتي، الذي قد يتسبب في انزلاقها في خط مستقيم. ولجعل المركبة ذات العجلتين تميل في اتجاه الانعطاف، غالبًا ما يُوجّه الراكب المقود لفترة وجيزة في الاتجاه المعاكس لإبعاد العجلات عن اتجاه الانعطاف، وهي عملية تُعرف بالتوجيه المعاكس . [ 39 ] عند السرعات المنخفضة، يكون التوجيه المعاكس المطلوب للانعطاف ضئيلاً للغاية، ولكن عند سرعة الدراجة النارية المعتادة، يتطلب الأمر توجيهًا معاكسًا كبيرًا ومتعمدًا لإتمام الانعطاف بسرعة. كما يعتمد مقدار التوجيه المعاكس المطلوب على وزن المركبة، حيث يمكن للدراجات الهوائية غالبًا إتمام الانعطافات بالاعتماد على نقل الوزن فقط. [ 40 ] تُستخدم تقنيات مماثلة أيضًا لتوجيه المركبات ثلاثية العجلات المائلة ، ولكن يتم توجيه المركبات ثلاثية العجلات الصلبة غير المائلة بشكل مشابه للسيارات، [ 41 ] ويمكن أن تتطلب تروس تفاضلية بحيث يمكن للعجلة المواجهة للخارج من المنعطف أن تقطع مسافة أطول من العجلة المواجهة للداخل.

التوجيه التفاضلي

يُعد التوجيه التفاضلي الوسيلة الأساسية لتوجيه المركبات المجنزرة ، مثل الدبابات والجرافات؛ [ 42 ] كما أنه يستخدم في بعض المركبات ذات العجلات والمعروفة باسم المركبات الانزلاقية ، ويتم تطبيقه في بعض السيارات، حيث يُطلق عليه اسم توجيه عزم الدوران ، لتعزيز التوجيه عن طريق تغيير اتجاه العجلة بالنسبة للمركبة.

أنظمة

  • في الاتحاد الأوروبي وروسيا واليابان، يتعلق تنظيم المركبات رقم 79 الصادر عن اللجنة الاقتصادية لأوروبا التابعة للأمم المتحدة (UNECE) بنظام التوجيه.
  • في الولايات المتحدة، تتعلق معايير السلامة الفيدرالية للمركبات الآلية 203 و204 بحماية السائق من الصدمات من نظام التحكم في التوجيه وإزاحة التحكم في التوجيه للخلف، بينما يتعلق 49 من قانون اللوائح الفيدرالية § 393.209 بأنظمة عجلة القيادة.
  • في أمريكا الشمالية، تم إدخال أنظمة "عدم استخدام اليدين" أو "بدون استخدام اليدين" من المستوى الثاني، والتي تسمح للسائقين برفع كلتا يديهم عن عجلة القيادة، وتم السماح بها قانونيًا. نظام "سوبر كروز" من جنرال موتورز هو أحد هذه الأنظمة. في هذه التصاميم، يتم إصدار تنبيهات عندما يصرف السائق انتباهه البصري. [ 43 ]
  • في مايو 2023، في أوروبا، لا تزال لائحة اللجنة الاقتصادية لأوروبا التابعة للأمم المتحدة رقم 79 تشترط على أنظمة التوجيه المساعدة تنبيه السائقين بعدم رفع أيديهم عن عجلة القيادة. تُعرف هذه الأنظمة بأنظمة "القيادة اليدوية". مع أنظمة القيادة المساعدة "اليدوية"، يُطلب من السائقين البريطانيين والأوروبيين إبقاء إحدى يديهم أو كلتيهما على عجلة القيادة، كما هو الحال في القيادة بدون مساعدة: عند القيادة مع التوجيه المساعد، إذا رفع السائق كلتا يديه عن عجلة القيادة، يظهر تنبيه ضوئي بعد 15 ثانية، وتنبيه صوتي بعد 15 ثانية أخرى. يتم تعطيل التوجيه المساعد بعد 30 ثانية إضافية. [ 43 ]
  • في المملكة المتحدة، يجب على السائقين التحكم في المركبة في جميع الأوقات، وتنص القاعدة 160 من قانون المرور على "القيادة بكلتا اليدين على عجلة القيادة كلما أمكن ذلك" و"استخدام أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة". [ 43 ]

الدراجات

يتم توجيه الدراجة عن طريق تدوير المقود وميل الراكب والدراجة: [ 44 ]

  • يؤدي تدوير المقود إلى دوران العجلة الأمامية بالنسبة لمستوى محيط العجلة الخلفية. يوفر احتكاك العجلة الأمامية بالأرض القوى الجانبية اللازمة لتوجيه الدراجة. في الدراجات الحديثة، تقع نقطة تلامس العجلة الأمامية مع الأرض خلف محور التوجيه، وهو المحور الطولي لشوكة الدراجة المار بمركز العجلة الأمامية. تُضيف نقطة التلامس الخلفية هذه إلى تأثيرات القصور الذاتي وانحراف مركز الكتلة، مما يؤثر على توجيه الدراجة وثباتها الذاتي.
  • يؤدي إمالة هيكل الدراجة إلى إزاحة الراكب وأجزاء من الدراجة بالنسبة للمحور على طول نقاط تلامس العجلات مع الأرض. ثم توفر قوى الجاذبية القوى الجانبية التي توجه الدراجة.

قارب

تُوجَّه السفن والقوارب عادةً باستخدام الدفة . وبحسب حجم السفينة، يمكن تشغيل الدفة يدويًا، أو باستخدام نظام مؤازر ، أو نظام لوحة ضبط أو لوحة مؤازرة . ويمكن استخدام التجديف لتوجيه قوارب التجديف بحركات مجداف محددة . أما القوارب التي تعمل بمحركات خارجية، فتُوجَّه بتدوير وحدة الدفع بأكملها. وفي بعض الأحيان، تُوجَّه القوارب ذات المحركات الداخلية بتدوير غطاء المروحة فقط (مثل محرك فولفو بنتا IPS). ويمكن استخدام عجلة القيادة للتحكم في الدفة أو المروحة. وتستخدم السفن الحديثة ذات الدفع الكهربائي بالديزل دافعات جانبية . أما القوارب التي تعمل بالمجاديف ، فتُوجَّه بتوليد قوة دفع أعلى على جانب القارب المقابل لاتجاه الدوران. وتُوجَّه الدراجات المائية النفاثة عن طريق تغيير مركز الثقل، مما يُحدث دورانًا جانبيًا، بالإضافة إلى توجيه قوة دفع نفاثة مائية .

لا يمكن لدفة السفينة توجيهها إلا عند مرور الماء فوقها. لذا، عندما لا تتحرك السفينة بالنسبة للماء الذي تبحر فيه، أو عندما تعجز عن تحريك دفتها، فإنها لا تستجيب للدفة، ويُقال إنها فقدت القدرة على التوجيه . تُعرف حركة السفينة في الماء بـ"التحرك في اتجاه التيار" . يجب أن تكون القوارب في الأنهار دائمًا تحت تأثير الدفع، حتى عند الإبحار مع التيار، لكي تتمكن من التوجيه، مما يتطلب مرور كمية كافية من الماء فوق سطح الدفة لإحداث تغييرات في اتجاه القارب استجابةً للدفة. يُطلق على هذا "امتلاك القدرة على التوجيه". [ 45 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "التوجيه" ، معهد كارولينسكا ، معهد نوبل لعلم وظائف الأعصاب، 30 مايو 2009
  2. ↑ "التوجيه"، قاموس كولينز الإنجليزي (الطبعة 13 )، 2018 
  3. ↑ ميسيروغلو، جينا ( 2010)، كتاب الإجابات العملي للأطفال (والآباء) (الطبعة الثانية )، الصفحات 152-155  
  4. ↑ "جهاز توجيه ذو نسبة متغيرة بنظام الترس والجريدة المسننة" . بحث براءات الاختراع في جوجل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 مارس 2007 .
  5. ↑ "نظام التوجيه المسنن والترس | أخبار هيمينغز للسيارات" . مؤرشف من الأصل في 10 يوليو 2015. تم الاطلاع عليه في 24 يوليو 2015 .
  6. ↑ "أفضل 5 ابتكارات من سيتروين SM استشرفت المستقبل - فيديو" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 مايو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 مايو 2015 .
  7. ↑ "سيتروين إس إم 1973" ، conceptcarz.com ، 29 يونيو 2000
  8. ↑ ويليامز، كيفن (30 نوفمبر 2023). "يا للفرح، شاحنة تسلا سايبرتراك مزودة بنظام التوجيه الإلكتروني" . InsideEVs . تم الاطلاع عليه في 17 ديسمبر 2023 .
  9. ↑ ساندي مونرو، لارس مورافي، فرانز فون هولزهاوزن، درو باجلينو، بيت بانون، ديفيد لاو (11 ديسمبر 2023). نظرة معمقة على سيارة سايبرتراك مع 5 من كبار مسؤولي تسلا! أوستن، تكساس: مونرو لايف . يبدأ الحدث من الدقيقة 48:29 إلى 51:50 . تم الاطلاع عليه في 17 ديسمبر 2023 عبر يوتيوب .
  10. ١ ٢ "سيارات | AKC® - نظام التحكم الحركي النشط - ZF Friedrichshafen AG" . www.zf.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ ٧ أبريل ٢٠١٧. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٦ أبريل ٢٠١٧ .
  11. 1 2 AG، بي إم دبليو. "بي إم دبليو الفئة الخامسة سيدان: ديناميكيات القيادة والكفاءة" . www.bmw.com . مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه في 6 أبريل 2017 .
  12. ^ ليندل ، هانو (19 مارس 1985). "Nelosten vuosi" [ عام الأربعة ] . تكنيكان ميلما (بالفنلندية). المجلد. 41، لا. 5/85. هلسنكي: TM-Julkaisu. ص. أوتومايلما 3. ISSN 0355-4287 .    
  13. ↑ "1988 Peugeot 405 T16 GR Pikes Peak" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مارس 2015 .
  14. ↑ مورفي، توم؛ كوربيت، برايان (1 مارس 2005). "انحراف نظام التوجيه الرباعي عن المسار" . مجلة واردز أوتو وورلد. مؤرشف من الأصل في 23 مارس 2011. تم الاطلاع عليه في 11 يونيو 2010 .
  15. ↑ شركة بي إم دبليو المساهمة. "بي إم دبليو الفئة السابعة سيدان : أداء M" . www.bmw.com . مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه في 6 أبريل 2017 . 
  16. ↑ شركة بي إم دبليو المساهمة. "بي إم دبليو الفئة السادسة كوبيه : ديناميكيات القيادة" . www.bmw.com . مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه في 6 أبريل 2017 . 
  17. ١ ٢ "مقال | سيارة ميجان سبورت تورر الجديدة كلياً | سيارات | رينو المملكة المتحدة" . رينو . مؤرشف من الأصل في ٦ أبريل ٢٠١٧. تم الاطلاع عليه في ٦ أبريل ٢٠١٧ .
  18. 1 2 "المعدات | تاليسمان | أجزاء المركبات | المركبات | رينو FR" . رينو (بالفرنسية). أرشفة من الإصدار الأصلي في 7 نيسان (أبريل) 2017 . تم الاسترجاع في 6 أبريل 2017 .
  19. 1 2 "المعدات | الفضاء | أجزاء المركبات | المركبات | رينو FR" . رينو (بالفرنسية). أرشفة من الإصدار الأصلي في 7 نيسان (أبريل) 2017 . تم الاسترجاع في 6 أبريل 2017 .
  20. ↑ "بورش 911 توربو - توجيه المحور الخلفي - بورش بريطانيا العظمى" . بورش بريطانيا العظمى - دكتور إنغ. إتش سي إف. بورش إيه جي . مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه في 6 أبريل 2017 .
  21. ↑ "بورش: باناميرا الجديدة - توجيه المحور الخلفي - بورش بريطانيا العظمى" . بورش بريطانيا العظمى - دكتور إنغ. إتش سي إف. بورش إيه جي . مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه في 6 أبريل 2017 .
  22. ↑ "أودي Q7 > مُكوّن أودي في المملكة المتحدة" . www.uk.audi.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 6 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أبريل 2017 .
  23. ↑ "مواصفات إنفينيتي QX70 - ميزات الأداء وخيارات المحرك" . إنفينيتي . مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه في 6 أبريل 2017 .
  24. ↑ "الأخبار والفعاليات، Neuigkeiten" . www.lexus.de (بالألمانية). مؤرشف من الأصل بتاريخ 22 فبراير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أبريل 2017 .
  25. ↑ "فيراري F12tdf: أداءٌ على مستوى الحلبة على الطريق - Ferrari.com" . فيراري جي تي - en-EN . مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه في 6 أبريل 2017 .
  26. ↑ "GTC4LUSSO T: أقصى قدر من التحكم لتجربة قيادة فريدة" . GTC4Lusso T. مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه في 6 أبريل 2017 .
  27. ↑ "لامبورغيني أفينتادور إس كوبيه" . www.lamborghini.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أبريل 2017 .
  28. ↑ "Thrust SSC - Engineering" . مؤرشف من الأصل في 12 نوفمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 26 مايو 2010 .
  29. ↑ جانسر، مات. "نظرة من الداخل على أول سيارة بنظام التوجيه الإلكتروني" . وايرد . مؤرشف من الأصل في 16 مارس 2014. تم الاطلاع عليه في 6 مارس 2017 .
  30. 1 2 غولسون، جوردان (21 مايو 2022)، "ما هو نظام التوجيه الإلكتروني؟" ، كابيتال وان
  31. ↑ كورن، بيتر (19 مارس 2023)، "هكذا تبدو قيادة السيارة الكهربائية الأكثر إثارة، سيارة كانو لايف ستايل" ، موتور بسكويت
  32. ↑ غولد، آرون (2 مايو 2022)، "مراجعة نظام التوجيه الإلكتروني لسيارة لكزس RZ موديل 2023: هذا النظام ليس مزحة" ، موتور تريند
  33. ↑ سكوتر دول (2 مايو 2023)، "شركة REE Automotive تضيف هيكل P7-C الجديد إلى تشكيلة منصاتها الكهربائية بالكامل" ، إلكترِك
  34. ↑ ويليامز، كيفن (30 نوفمبر 2023)، "يا للفرح، شاحنة تسلا سايبرتراك مزودة بنظام التوجيه الإلكتروني" ، InsideEVs
  35. ↑ كاشر، جورج (10 يوليو 2023)، "مراجعة لوتس إليتر 2024: أول تجربة قيادة دولية" ، أي سيارة؟
  36. ↑ تشيلتون، كريس (6 يناير 2023)، "الرئيس التنفيذي لشركة بيجو يقول: نظام التوجيه فائق التربيع في سيارات الطرق بحلول عام 2026" ، كارسكوبس
  37. ↑ ألانز، أنتوني (3 يوليو 2023)، "قد تحتوي سيارة مرسيدس الفئة S الجديدة على عجلة قيادة على شكل حرف Y، ومزيد من الأزرار المادية" ، Motor1.com
  38. ↑ سمارت، جيم. "تركيب عمود التوجيه القابل للطي" . مؤرشف من الأصل في 28 ديسمبر 2006.
  39. ↑ جونز، ديفيد (1970). "ثبات الدراجة" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه في 31 مارس 2009 .
  40. ↑ فويل، توني (2006). تصميم هيكل وتحكم الدراجات النارية، الفن والعلم ( الطبعة الثانية). تصاميم توني فويل. الصفحات 4-7 . ISBN   978-84-933286-3-4.
  41. ↑ كيندال، إتش إيه (2003). دليل تشغيل الدراجة الجانبية (ملف PDF) . ص 98. 
  42. ↑ موسوعة الدبابات الألمانية في الحرب العالمية الثانية، بقلم بيتر تشامبرلين وهيلاري دويل، 1978، 1999
  43. 1 2 3 كارستن، أوليفر؛ بيريه، ميكائيل؛ جامسون، سامانثا (مايو 2023). انتباه السائق لمهمة القيادة أثناء استخدام أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (تقرير فني). المملكة المتحدة: جامعة ليدز. doi : 10.13140/RG.2.2.31985.04961 .
  44. ↑ ميجارد، جيه بي؛ بابادوبولوس، جيم إم؛ روينا، آندي؛ شواب، إيه إل؛ وآخرون . (11 يونيو 2007). "معادلات الديناميكا الخطية لتوازن وتوجيه الدراجة: معيار ومراجعة" . وقائع الجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 463 (2084): 1955-1982 . Bibcode : 2007RSPSA.463.1955M . doi : 10.1098/rspa.2007.1857 . S2CID 18309860 .  
  45. ↑ سميث، ويليام هنري ؛ بيلشر، إدوارد (1867). معجم البحار: ملخص أبجدي للمصطلحات البحرية، بما في ذلك بعض المصطلحات العسكرية والعلمية على وجه الخصوص... بالإضافة إلى المصطلحات القديمة للبحارة الأوائل، إلخ . لندن: بلاكي وأبناؤه. ص 654.