درسنامه آموزشی تعمیرات سیستم تعلیق، فرمان و ترمز خودرو کلاس یازدهم مکانیک خودرو

واحد یادگیری 6 (تعمیرات سیستم فرمان خودرو سواری)

مقدمه

سیستم فرمان یکی از سیستم‌های مهم خودرو بوده که رابطه مستقیم با ایمنی و آسایش در خودرو دارد. از سیستم فرمان برای کنترل مسیر حرکت خودرو و هدایت آن به‌صورت مطلوب و پایدار در مسیر دلخواه راننده، استفاده می‌شود. سیستم فرمان باعث انتقال حرکت و نیروی دست راننده از غربیلک به چرخ‌ها می‌شود.

استاندارد عملکرد

هنرجو در پایان این فصل توانایی عیب‌یابی، تعمیر و رفع عیب مجموعه جعبه فرمان مکانیکی خودروهای سواری را پیدا می‌کند.

وظیفه، ساختمان و انواع سیستم فرمان مکانیکی

مقدمه:

به تصاویر شکل 1 توجه کنید. به نظر شما فرمان‌پذیری در گاری‌ها و کالسکه‌ها چگونه است؟

شکل 2، ساختمان کلی سیستم فرمان را نشان می‌دهد.

اجزای فوق علاوه بر اینکه باعث انتقال حرکت و نیروی دست راننده از غربیلک به چرخ می‌شوند، گشتاور نیروی دست راننده (جهت مقابله با گشتاور مقاوم نیروی اصطکاکی تایر با جاده) را نیز افزایش می‌دهند و باعث می‌شود که فرمان دادن به چرخ ها توسط راننده با نیروی کمتری صورت پذیرد.

غربیلک فرمان

به تصاویر شکل 4، توجه کنید.

ستون فرمان

مطابق شکل 6، دوران غربیلک فرمان توسط یک شفت به نام میل فرمان به جعبه فرمان منتقل می‌شود. میل فرمان به دلیل طول بلند خود معمولاً در داخل لوله‌ای به نام ستون فرمان یاتاقان‌بندی می‌شود.

در برخی از خودروها به منظور راحتی راننده، از غربیلک فرمان با قابلیت تنظیم ارتفاع و زاویه غربیلک استفاده می‌شود. شکل، غربیلک فرمان را با قابلیت تنظیم ارتفاع و زاویه به‌صورت دستی نشان می‌دهد.

معمولاً ستون فرمان جهت ایمنی راننده در زمان تصادف به‌صورت انعطاف‌پذیر و چند تکه ساخته می‌شود. به تصاویر شکل 7 توجه کنید.

در شکل 8، چند نمونه فرمان ایمن نشان داده شده است.

انواع اتصالات میل فرمان به جعبه فرمان

اگر ستون فرمان و جعبه فرمان در یک راستا نباشند چگونه می‌توان این دو قسمت را به هم متصل کرد (از شکل 9، و اطلاعات قسمت پلوس و گاردان کمک بگیرید)

انواع اتصالات مورد استفاده برای میل فرمان به جعبه فرمان: همان‌طور که در شکل 10 مشاهده می‌شود معمولاً دو نوع مکانیزم برای اتصال میل فرمان به جعبه فرمان استفاده می‌شود. یکی از آن‌ها به‌صورت قفل صلیبی و دیگری نوع منجیددار است. به نظر شما کدام یک از این دو نوع می‌تواند ارتعاشات انتقالی از چرخ به غربیلک فرمان را بهتر مهار کنند، چرا؟

جعبه فرمان

جعبه فرمان یکی از اجزای اصلی سیستم فرمان است که وظایف آن در نمودار صفحه بعد آمده است.

جعبه فرمان‌ها از لحاظ روش افزایش نیرو و گشتاور و راحتی راننده در فرمان دادن، به‌صورت زیر دسته‌بندی می‌شوند.

جعبه فرمان بدون توان کمکی: جعبه فرمان‌هایی که نیروی دست راننده فقط توسط سیستم فرمان و به‌صورت مکانیکی افزایش می‌یابد.

جعبه فرمان با توان کمکی: جعبه فرمان‌هایی که نیروی دست راننده با کمک اجزای کمکی مانند پمپ هیدرولیکی یا سیستم الکتریکی افزایش می‌یابد.

در این کتاب فقط به جعبه فرمان‌های بدون توان کمکی پرداخته می‌شود.

انواع جعبه فرمان بدون توان کمکی در خودرو سواری

نام	تصویر
حلزونی غلتکی
ساچمه در گردش
ساچمه در گردش با دنده تاج خروسی
چرخ‌دنده شانه‌ای (Rock & pinion)

جعبه فرمان ساچمه در گردش با دنده تاج خروسی:

نوع جعبه فرمان	مزایا	معایب
جعبه فرمان ساچمه در گردش با دنده تاج خروسی	- کم بودن اصطکاک وعدم افت توان جعبه فرمان که به راحتی راننده منجر می‌شود. - نیاز به نگهداری وتعمیر کمتر	- وزن زیاد - قیمت تمام شده بالا - مکانیزم اهرم‌بندی دارای اهرم بندی و مفاصل متعدد است. - نیاز به روانکاری بیشتر دارد.
چرخ‌دنده شانه‌ای	- اشغال فضای کم (خودروهای جلو محرک) - قیمت کمتر - سبکی مجموعه فرمان - کاهش بازوها و اتصالات مورد استفاده - ایمنی سیستم فرمان بیشتر است	- محدودیت افزایش گشتاور دارد. - کاهش پایداری خودرو به دلیل کاهش بازوها و مفاصل

اهرم‌بندی (هندسه) مکانیزم فرمان و رابطه آکرمان

طبق رابطه آکرمان به منظور حرکت پایدار و مناسب خودرو هنگام طی مسیر پیچ جاده، تمام چرخ‌های خودرو باید روی دایره‌هایی هم مرکز حرکت کنند. برای این منظور در خودرو ها مکانیزم فرمان را به‌صورتی طراحی می‌کنند تا هنگام حرکت خودرو طی مسیر پیچ جاده، چرخ داخل پیچ، نسبت به چرخ خارج پیچ زاویۀ بیشتری داشته باشد. برای ایجاد این خاصیت از ذوزنقه فرمان در مکانیزم فرمان استفاده می‌شود. (شکل 12)

مکانیزم فرمان

مکانیزم فرمان مجموعه‌ای از بازوها و مفاصل است که وظیفه انتقال حرکت و گشتاور شفت خروجی (محور تاج خروسی یا دندۀ شانه‌ای) جعبه فرمان به سگدست را برای فرمان دادن به چرخ‌ها برعهده دارد.

نمودار زیر ارتباط انتخاب نوع مکانیزم فرمان در خودروها را نشان می‌دهد.

شکل 13، مکانیزم فرمان به کار رفته در جعبه فرمان‌هایی که شفت ورودی آن‌ها مارپیچی یا حلزونی و دارای محور تاج خروسی عمود بر میل مارپیچ می‌باشد، را نشان می‌دهد.

شکل 15 مکانیزم فرمان با جعبه فرمان دنده شانه‌ای را نشان می‌دهد.

به شکل‌های 15 و 16 توجه کنید. این شکل‌ها اجزای سیستم فرمان با توان کمکی از نوع هیدرولیکی را نشان می‌دهند.

جعبه فرمان‌های با توان کمکی به سه نوع زیر تقسیم می‌شوند:

1- فرمان های هیدرولیکی؛
2- فرمان های الکتروهیدرولیکی؛
3- فرمان های الکتریکی.

فرمان هیدرولیکی: شکل 15 نمای شماتیک فرمان هیدرولیکی را با جعبه فرمان حلزونی نشان می‌دهند. مطابق شکل 16 در این مکانیزم از فشار هیدرولیکی تولید شده توسط پمپ هیدرولیکی، برای کمک به حرکت چرخ‌دندۀ شانه‌ای و کاهش نیروی دست راننده استفاده می‌شود. این پمپ نیروی مورد نیاز خود را توسط تسمه و پولی از میل‌لنگ موتور دریافت می‌کند.

فشار هیدرولیکی، مطابق شکل‌های 16و 17، توسط تجهیزاتی مشابه که به جعبه فرمان دندۀ شانه‌ای افزوده شده است، که توان سیستم فرمان را افزایش می‌دهد. از این رو روی شفت ورودی جعبه فرمان، یک شیر هیدرولیکی نصب شده است، که با دوران غربیلک فرمان، موقعیت آن (شیر) تغییر می‌کند و باعث می‌شود روغن هیدرولیک وارد جک هیدرولیک گردد.

این روغن با توجه به جهت دوران غربیلک به یک سمت جک اِعمال و باعث حرکت جک می‌شود. از آنجایی که پیستون جک به چرخ دندۀ شانه‌ای متصل است، چرخ دندۀ شانه‌ای نیز به همراه جک حرکت می‌کند و باعث فرمان‌دهی چرخ‌ها با نیروی بیشتری می‌شود.

روش‌های بررسی و عیب‌یابی سیستم مجموعه فرمان در حالت ایستایی و حرکتی خودرو

نمودار زیر بررسی‌های مجموعه فرمان را نشان می‌دهد.

1- نشتی‌سنجی: عموماً مجموعه‌های فرمان مکانیکی نشتی خاصی ندارند البته در جعبه فرمان از نوع ساچمه‌ای درگردش گاهی احتمال نشتی روانکار به وجود می‌آید. با مشاهده اطراف جعبه فرمان وجود روانکار مربوطه به خود جعبه فرمان را بررسی می‌کنیم.

2- کنترل پارگی گردگیرها: همان‌طور که در بخش‌های مختلف سیستم تعلیق (همین کتاب) و پلوس (کتاب تعمیر جعبه‌دنده و دیفرانسیل که ذکر شد) گردگیرها نقش مهمی در افزایش طول عمر سیستم دارند. بررسی سلامت گردگیرها همواره از نکات مهم در بازدید سیستم فرمان می‌باشد. در سیستم فرمان عموماً گردگیرهای سیبک‌ها و گردگیرها در جعبه فرمان چرخ‌دنده شانه‌ای باید مورد بررسی قرار گیرد.

3- کنترل قفل فرمان: برای این منظور با خارج کردن سوئیچ خودرو و چرخاندن حداکثر به میزان نیم دور غربیلک فرمان در صورت سالم بودن مجموعه قفل فرمان، فرمان باید قفل شود در غیر این صورت مجموعه قفل فرمان معیوب است و باید تعویض گردد.

4- روش بررسی لقی اتصالات اهرم‌بندی فرمان: کنترل لقی اتصالات اهرم‌بندی به روش‌های مختلفی مانند حرکت غربیلک فرمان، چرخ و یا سیبک فرمان و میزان خلاصی اهرم‌بندی فرمان را می‌توان مشاهده کرد.

5- بررسی سفتی و خلاصی فرمان: با مراجعه به کتاب راهنمای تعمیرات میزان نیروی مورد نیاز برای چرخش فرمان را یافته و با کمک نیروسنج بررسی شود.

6- گشتاورسنجی اتصالات: لازم است با توجه به کتاب راهنمای تعمیرات تمام اتصالات مجموعه فرمان، گشتاورسنجی شوند.

روش رفع عیوب بدون باز کردن مجموعه جعبه فرمان

در صورت مناسب نبودن گشتاور اتصالات فرمان مطابق کتاب راهنمای تعمیرات با گشتاور مورد نظر سفت شود (شکل 20)

در صورت کم بودن مقدار روانکار موجود در جعبه فرمان مطابق کتاب راهنمای تعمیرات پس از انتخاب روانکار مناسب آن را به میزان مناسب اضافه می‌کنیم.

تنظیم موقعیت غربیلک فرمان

با توجه به نوع غربیلک فرمان، در حرکت مستقیم غربیلک فرمان نباید مانع دید راننده روی صفحه نشان‌دهنده‌ها شود. بنابراین در صورت تنظیم نبودن موقعیت غربیلک فرمان چرخ‌ها را در حالت مستقیم قرار داده و غربیلک را خارج کرده و مجدداً تنظیم کنید. شکل 21، تنظیم موقعیت غربیلک را نشان می‌دهد.

روش تنظیم خلاصی جعبه فرمان روی خودرو

در کلیه جعبه فرمان‌ها جهت تنظیم خلاصی غربیلک فرمان محل تنظیم وجود دارد که پیش بار فنر را می‌توان از آن محل تنظیم کرد. این تنظیم به دو روش انجام می‌پذیرد. شکل 22، این دو روش را نشان می‌دهد.

جدول عیب‌یابی سیستم فرمان مکانیکی

شرح عیب	علت احتمالی	رفع عیب
خلاصی غربیلک فرمان بیش از حد است.	جعبه فرمان تنظیم نیست. جعبه فرمان معیوب است. اهرم‌بندی و سیبک‌ها لقی بیش از حد دارند.	تنظیم شود. تعمیر شود. بررسی و تعویض شود.
لقی شعاعی غربیلک فرمان بیش از حد مجاز است.	یاتاقان‌بندی یا واشر نمدی ستون فرمان معیوب است. هزار خاری یا مخروط (کونیک) غربیلک یا میله فرمان معیوب است.	تعویض شود. تعویض شود.
فرمان سفت می‌چرخد.	جعبه فرمان تنظیم نیست. جعبه فرمان معیوب است. روانکار جعبه فرمان بررسی شود. سیبک‌ها بیش از حد سفت‌اند. فشار باد تایرها کم است.	تنظیم شود. تعمیر شود. روانکار اضافه شود. تعویض یا در صورت امکان گریس‌کاری شود.
زمان عکس‌العمل فرمان زیاد است.	خلاصی مجموعه فرمان زیاد است.	بررسی شود.
برگشت فرمان مناسب نیست.	سیبک‌ها بیش از حد سفت اند.	تعویض یا در صورت امکان گریس‌کاری شود. تنظیمات جعبه فرمان انجام شود.

برای کنترل مجموعه فرمان طبق جدول بالا عمل کرده و در صورت مشاهده هر خرابی در سیستم فرمان، آن را برطرف کنید.

ارتباط با سایر سیستم‌های خودرو

نمودار زیر سایر سیستم‌های مرتبط با مجموعه فرمان را نشان می‌دهد.

روش باز کردن مجموعه جعبه فرمان از روی خودرو

پس از انجام مراحل آماده‌سازی قبل از باز کردن مطابق کتاب راهنمای تعمیرات انجام شود. شکل ترتیب باز کردن مجموعه ستون فرمان را نشان می‌دهد.

بررسی اجزای مجموعه فرمان پس از باز کردن از روی خودرو

با توجه به کتاب راهنمای تعمیرات نکات قابل بررسی در مجموعه جعبه فرمان مطابق شکل 25 است.

1- بررسی لقی سیبک توسط نیروسنج

2- بررسی لقی طولی دنده شانه‌ای

3- بررسی لقی شعاعی دنده شانه‌ای

4- بررسی سفتی سیبک با تورک متر

5- اندازه‌گیری لقی جانبی میله مارپیچ

روش باز کردن، کنترل، تعویض و تنظیم اجزای مجموعه جعبه فرمان

پس از تحلیل نتایج آزمایش‌ها و اطمینان از نیاز به باز کردن مجموعه فرمان جهت رفع عیوب و انجام تعمیرات اقدام به باز کردن مجموعه جعبه فرمان می‌شود. با توجه به تنوع جعبه فرمان نصب شده روی خودروها لازم است جهت باز کردن اجزای مجموعه جعبه فرمان مکانیکی ابتدا به کتاب راهنمای تعمیرات خودروی مورد نظر مراجعه شود. در تصاویر شکل‌های 26 و 27 نکات مهم عمومی باز کردن اجزای جعبه فرمان مشاهده می‌شود.

روش کنترل اجزای جعبه‌دنده‌های مکانیکی

برخی از بررسی‌های لازم روی انواع جعبه فرمان مکانیکی در تصاویر شکل 28 آمده است.

1- بررسی تاب دنده شانه‌ای

 2- بررسی پوسته و دنده شانه‌ای

3- بررسی لقی طولی میل فرمان

4- واشر تنظیم لقی طولی میل فرمان

5- لقی طولی محور فرمان 

6- واشر تنظیم لقی محور فرمان

7- بررسی لقی جانبی محور فرمان در داخل پوسته

8- پوسته جعبه فرمان

باز کردن اتصالات فرمان در اهرم‌بندی سه تکه (فرمان ساچمه در گردش)

جهت باز کردن اهرم‌بندی سه تکه ابتدا رابط کوتاه (tie rod)، سپس رابط وسطی بلند، و در انتها بازوی هرزگرد که بر روی شاسی یا بدنه نصب می‌شود، باز شوند. (شکل 30)

با توجه به کتاب راهنمای تعمیرات جعبه فرمان مربوطه، معمولاً بستن مجموعه‌ها برعکس مراحل باز کردن می‌باشد.

توجه: رعایت کنترل‌ها، تنظیمات و رعایت نشانه‌گذاری‌ها و تعویض آب‌بندها و گردگیرها در هنگام بستن مجموعه الزامی است.

روش‌های بستن، کنترل، تنظیم انواع مجموعه جعبه فرمان و تجهیزات جانبی بر روی خودرو

همان‌طور که در تمامی بخش‌ها اشاره شد، روش‌ها و مراحل بستن معمولاً برعکس مراحل باز کردن می‌باشد اما باید توجه داشت با مراجعه به کتاب راهنمای تعمیرات خودروی مربوطه، حتماً نکات خاص در هنگام بستن رعایت شود.