همه چیز درباره سیستم فرمان خودرو

سیستم فرمان خودرو یکی از حیاتی‌ترین بخش‌های وسایل نقلیه است که وظیفه کنترل جهت حرکت و هدایت خودرو را بر عهده دارد. این سیستم با انتقال نیروی راننده به چرخ‌ها، امکان تغییر مسیر و مانور دادن را فراهم می‌کند. در این مقاله، به بررسی انواع سیستم‌های فرمان، نحوه عملکرد و اجزای اصلی آن‌ها خواهیم پرداخت.

انواع سیستم‌های فرمان

سیستم‌های فرمان به طور کلی به 3 دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1. سیستم فرمان خودرو مکانیکی
2. سیستم فرمان خودرو هیدرولیک
3. سیستم فرمان خودرو الکتریکی

سیستم فرمان مکانیکی (Mechanical Steering System)

در این سیستم، ارتباط بین غربیلک فرمان و چرخ‌ها به صورت مستقیم و از طریق مجموعه‌ای از اهرم‌ها، میله‌ها و مفصل‌ها برقرار می‌شود. این نوع سیستم فرمان ساده‌ترین نوع بوده و معمولاً در خودروهای قدیمی‌تر و سبک‌تر استفاده می‌شود.

سیستم فرمان هیدرولیک (Hydraulic Power Steering – HPS)

در سیستم فرمان خودرو هیدرولیک، از نیروی هیدرولیک برای کمک به راننده در چرخاندن غربیلک فرمان استفاده می‌شود. یک پمپ هیدرولیک با ایجاد فشار روغن، نیروی لازم برای حرکت دادن چرخ‌ها را فراهم می‌کند. این سیستم فرمان، رانندگی را آسان‌تر و نرم‌تر می‌کند، به خصوص در سرعت‌های پایین و هنگام پارک کردن.

سیستم فرمان الکتریکی (Electric Power Steering – EPS)

در این سیستم فرمان خودرو، به جای استفاده از نیروی هیدرولیک، از یک موتور الکتریکی برای کمک به راننده استفاده می‌شود. سنسورهای مختلف، سرعت خودرو، زاویه فرمان و سایر پارامترها را اندازه‌گیری کرده و به یک واحد کنترل الکترونیکی (ECU) ارسال می‌کنند.

ECU با توجه به این اطلاعات، میزان نیروی کمکی مورد نیاز را محاسبه کرده و به موتور الکتریکی اعمال می‌کند. EPS مزایای زیادی نسبت به سیستم‌های هیدرولیک دارد، از جمله مصرف سوخت کمتر، وزن سبک‌تر، قابلیت تنظیم و عدم نیاز به تعمیر و نگهداری دوره‌ای.

سیستم فرمان الکتروهیدرولیک (Electro-Hydraulic Power Steering – EHPS)

این سیستم فرمان خودرو ترکیبی از سیستم‌های هیدرولیک و الکتریکی است. در EHPS، یک پمپ هیدرولیک توسط یک موتور الکتریکی کنترل می‌شود. این امر باعث می‌شود که میزان کمک هیدرولیکی متناسب با سرعت خودرو و شرایط رانندگی تنظیم شود و در نتیجه، مصرف سوخت کاهش یابد.

بیشتر بخوانید: معرفی قطعات موتور خودرو و کاربرد آن‌ها

نحوه عملکرد سیستم فرمان خودرو

به طور کلی، عملکرد سیستم فرمان خودرو به این صورت است که راننده با چرخاندن غربیلک فرمان، نیرویی را به سیستم وارد می‌کند. این نیرو از طریق اجزای مختلف سیستم فرمان (مانند میله فرمان، جعبه فرمان و بازوهای سگدست) به چرخ‌ها منتقل می‌شود و باعث تغییر زاویه آن‌ها می‌شود.

در سیستم‌ فرمان خودرو کمکی (هیدرولیک، الکتروهیدرولیک و الکتریکی)، نیروی کمکی نیز به این فرایند اضافه می‌شود تا رانندگی آسان‌تر و نرم‌تر شود.

اجزای فرمان ماشین

در جدول زیر، اجزای اصلی سیستم فرمان خودرو به همراه وظایف آن‌ها شرح داده شده است و توضیحات کامل تر اجزای فرمان ماشین را در ادامه قرار دادیم.

قطعه	وظیفه
غربیلک فرمان (Steering Wheel)	انتقال نیروی راننده به سیستم فرمان
میله فرمان (Steering Column)	اتصال غربیلک فرمان به جعبه فرمان و انتقال نیرو
جعبه فرمان (Steering Gearbox)	تبدیل حرکت چرخشی غربیلک فرمان به حرکت خطی و افزایش گشتاور
بازوی پیتمن (Pitman Arm)	انتقال نیرو از جعبه فرمان به میله‌های رابط
میله‌های رابط (Tie Rods)	اتصال بازوی پیتمن به سگدست‌ها و انتقال نیرو به چرخ‌ها
سگدست (Steering Knuckle)	نگهداری چرخ‌ها و محور چرخ و تغییر زاویه آن‌ها
پمپ هیدرولیک (Hydraulic Pump)	(در سیستم‌های هیدرولیک و الکتروهیدرولیک) ایجاد فشار روغن برای کمک به راننده
مخزن روغن هیدرولیک (Hydraulic Fluid Reservoir)	(در سیستم‌های هیدرولیک و الکتروهیدرولیک) نگهداری روغن هیدرولیک
موتور الکتریکی (Electric Motor)	(در سیستم‌های الکتروهیدرولیک و الکتریکی) ایجاد نیروی کمکی برای چرخاندن غربیلک فرمان
واحد کنترل الکترونیکی (ECU)	(در سیستم‌های الکتروهیدرولیک و الکتریکی) پردازش اطلاعات سنسورها و کنترل موتور الکتریکی
سنسورها (Sensors)	(در سیستم‌های الکتروهیدرولیک و الکتریکی) اندازه‌گیری سرعت خودرو، زاویه فرمان و سایر پارامترها

همانطور که در جدول بالا اشاره شد، اجزای اصلی سیستم فرمان خودرو عبارتند از:

1. 1. غربیلک فرمان (Steering Wheel): رابط اصلی بین راننده و سیستم فرمان. راننده با چرخاندن غربیلک فرمان، نیروی مورد نیاز برای هدایت خودرو را به سیستم منتقل می‌کند.
   2. میله فرمان (Steering Column): یک میله یا مجموعه‌ای از میله‌ها که غربیلک فرمان را به جعبه فرمان متصل می‌کند. وظیفه اصلی آن انتقال گشتاور (نیروی چرخشی) از غربیلک فرمان به جعبه فرمان است. در بسیاری از خودروهای مدرن، میله فرمان به گونه‌ای طراحی شده است که در صورت تصادف، جمع شده و از آسیب دیدن راننده جلوگیری کند.
   3. جعبه فرمان (Steering Gearbox): مهم‌ترین بخش سیستم فرمان است که وظایف زیر را بر عهده دارد:
      تبدیل حرکت چرخشی به خطی: حرکت دورانی غربیلک فرمان را به حرکت خطی (رفت و برگشتی) تبدیل می‌کند.
      افزایش گشتاور: نیروی ورودی از غربیلک فرمان را تقویت می‌کند تا چرخاندن چرخ‌ها آسان‌تر شود.
      کاهش سرعت چرخش: سرعت چرخش را کاهش می‌دهد تا کنترل دقیق‌تری بر روی چرخ‌ها وجود داشته باشد.
      انواع جعبه فرمان: جعبه فرمان‌ها انواع مختلفی دارند، از جمله جعبه فرمان حلزونی (Worm Gear)، جعبه فرمان دنده شانه‌ای (Rack and Pinion) و جعبه فرمان توپی گردان (Recirculating Ball). جعبه فرمان دنده شانه‌ای در خودروهای سواری مدرن رایج‌تر است.
   4. بازوی پیتمن (Pitman Arm): (در سیستم‌هایی که از جعبه فرمان حلزونی یا توپی گردان استفاده می‌کنند) یک اهرم است که به خروجی جعبه فرمان متصل می‌شود و حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل می‌کند. این حرکت خطی به میله‌های رابط منتقل می‌شود.
   5. میله‌های رابط (Tie Rods): میله‌هایی هستند که بازوی پیتمن (یا در سیستم‌های دنده شانه‌ای، مستقیماً به جعبه فرمان) متصل می‌شوند و نیرو را به سگدست‌ها منتقل می‌کنند. این میله‌ها معمولاً از دو بخش داخلی و خارجی تشکیل شده‌اند که با یک مفصل به هم متصل می‌شوند. این مفصل به تنظیم زاویه چرخ‌ها کمک می‌کند.
   6. سگدست (Steering Knuckle): قطعه‌ای است که محور چرخ‌ها و دیسک ترمز (یا کاسه ترمز) به آن متصل می‌شوند. سگدست با حرکت میله‌های رابط، می‌چرخد و زاویه چرخ‌ها را تغییر می‌دهد.
   7. پمپ هیدرولیک (Hydraulic Pump): (در سیستم‌های هیدرولیک و الکتروهیدرولیک) یک پمپ است که روغن هیدرولیک را تحت فشار قرار می‌دهد. این فشار روغن برای کمک به راننده در چرخاندن غربیلک فرمان استفاده می‌شود. پمپ هیدرولیک معمولاً توسط تسمه دینام و از طریق موتور خودرو به حرکت در می‌آید.
   8. مخزن روغن هیدرولیک (Hydraulic Fluid Reservoir): (در سیستم‌های هیدرولیک و الکتروهیدرولیک) محفظه‌ای است که روغن هیدرولیک در آن نگهداری می‌شود.
   9. موتور الکتریکی (Electric Motor): (در سیستم‌های الکتروهیدرولیک و الکتریکی) یک موتور الکتریکی است که نیروی کمکی برای چرخاندن غربیلک فرمان را فراهم می‌کند. در سیستم‌های الکتروهیدرولیک، موتور الکتریکی پمپ هیدرولیک را به حرکت در می‌آورد. در سیستم‌های الکتریکی، موتور الکتریکی مستقیماً به میله فرمان یا جعبه فرمان متصل می‌شود.
   10. واحد کنترل الکترونیکی (ECU): (در سیستم‌های الکتروهیدرولیک و الکتریکی) یک کامپیوتر کوچک است که اطلاعات مربوط به سرعت خودرو، زاویه فرمان، و سایر پارامترها را از سنسورها دریافت می‌کند و با توجه به این اطلاعات، میزان نیروی کمکی مورد نیاز را محاسبه کرده و به موتور الکتریکی اعمال می‌کند.
   11. سنسورها (Sensors): (در سیستم‌های الکتروهیدرولیک و الکتریکی) سنسورهای مختلفی در سیستم فرمان وجود دارند که وظیفه اندازه‌گیری سرعت خودرو، زاویه فرمان، و سایر پارامترها را بر عهده دارند. این اطلاعات به ECU ارسال می‌شود تا میزان نیروی کمکی مورد نیاز محاسبه شود.

اینها اجزای اصلی یک سیستم فرمان هستند. بسته به نوع سیستم فرمان (مکانیکی، هیدرولیک، الکتروهیدرولیک یا الکتریکی)، برخی از این اجزا ممکن است وجود نداشته باشند یا عملکرد متفاوتی داشته باشند. حال در ادامه به بررسی علل خرابی و علامت های خرابی سیستم فرمان خودرو می‌پردازیم.

بیشتر بخوانید: راهنمای کامل معرفی سیستم تعلیق خودرو

علت و علائم خرابی جعبه فرمان

علامت خرابی	علل احتمالی
سفتی/خشکی فرمان	– کمبود روغن هیدرولیک (HPS/EHPS) – خرابی پمپ هیدرولیک (HPS/EHPS) – خرابی جعبه فرمان – کمبود فشار باد لاستیک‌ها – خرابی اتصالات سیستم تعلیق
لقی/بازی بیش از حد فرمان	– فرسودگی اتصالات (سیبک، مفصل) – فرسودگی دنده‌های داخل جعبه فرمان – تنظیم نبودن جعبه فرمان
صداهای غیرعادی (تق تق، جیر جیر، زوزه)	– کمبود روغن هیدرولیک (زوزه – HPS/EHPS) – خرابی پمپ هیدرولیک (زوزه/تق تق – HPS/EHPS) – فرسودگی اتصالات (تق تق/جیر جیر) – خرابی جعبه فرمان (ساییدگی)
نشت روغن هیدرولیک	– خرابی کاسه‌نمد/واشر جعبه فرمان/پمپ هیدرولیک – آسیب به لوله‌های انتقال روغن (HPS/EHPS)
ارتعاش فرمان	– بالانس نبودن چرخ‌ها – خرابی سیستم تعلیق – خرابی جعبه فرمان
برگشت سخت فرمان به حالت اولیه	– تنظیم نبودن زاویه چرخ‌ها (کمبر/کستر) – خرابی جعبه فرمان – خرابی اتصالات سیستم تعلیق
عملکرد ناهموار فرمان (نرم/سفت)	– خرابی جعبه فرمان – وجود هوا در سیستم هیدرولیک (HPS/EHPS)
فرسودگی و استهلاک قطعات	– رانندگی طولانی مدت – شرایط آب و هوایی نامناسب – کیفیت پایین قطعات
ضربه و آسیب فیزیکی	– برخورد با چاله/جدول – تصادفات – رانندگی در جاده‌های ناهموار
رانندگی با فرمان چرخیده کامل به مدت طولانی	– عادت‌های رانندگی نامناسب
عدم تنظیم صحیح زاویه چرخ‌ها	– ضربه به چرخ‌ها – تعویض قطعات تعلیق بدون تنظیم زاویه – فرسودگی قطعات تعلیق
خرابی پمپ هیدرولیک	– فرسودگی پمپ (HPS/EHPS) – کمبود/آلودگی روغن (HPS/EHPS) – خرابی قطعات داخلی پمپ (HPS/EHPS)
ورود هوا به سیستم هیدرولیک	– نشتی در سیستم (HPS/EHPS) – تعویض قطعات بدون هواگیری (HPS/EHPS)
کیفیت پایین قطعات جایگزین	– استفاده از قطعات تقلبی/غیراصلی
عدم نگهداری صحیح	– عدم بررسی/تعویض روغن هیدرولیک (HPS/EHPS) – عدم توجه به علائم هشداردهنده – عدم سرویس‌های دوره‌ای

علائم خرابی جعبه فرمان

• فرمان سفت/لق: سختی یا لقی غیرعادی در فرمان.
• صداهای عجیب: تق تق، جیر جیر، زوزه هنگام چرخاندن فرمان.
• نشت روغن: مشاهده لکه روغن زیر خودرو (در سیستم‌های هیدرولیک).
• لرزش فرمان: ارتعاش یا لرزش در حین رانندگی.
• برگشت سخت: عدم بازگشت آسان فرمان به مرکز.
• عملکرد ناهموار: نرم و سفت شدن متناوب فرمان.

علت خرابی جعبه فرمان

• فرسودگی: استفاده طولانی و استهلاک قطعات.
• کمبود/آلودگی روغن: پایین بودن سطح یا کثیف بودن روغن هیدرولیک (در سیستم‌های هیدرولیک).
• ضربه: تصادف یا برخورد با موانع.
• رانندگی نامناسب: چرخاندن کامل فرمان و نگه داشتن طولانی مدت.
• تنظیم نبودن زاویه: زاویه چرخ‌ها به درستی تنظیم نشده باشد.
• خرابی پمپ: پمپ هیدرولیک به درستی کار نکند (در سیستم‌های هیدرولیک).
• کیفیت پایین قطعات: استفاده از قطعات تقلبی یا ارزان قیمت.
• عدم نگهداری: عدم سرویس و بررسی منظم خودرو.

نتیجه‌گیری

سیستم فرمان خودرو نقش بسیار مهمی در ایمنی و کنترل وسیله نقلیه دارد. با شناخت انواع سیستم‌های فرمان، نحوه عملکرد و اجزای آن‌ها، می‌توان در نگهداری و تعمیر این سیستم بهتر عمل کرد و از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری کرد. انتخاب نوع سیستم فرمان مناسب، بستگی به نوع خودرو، شرایط رانندگی و ترجیحات راننده دارد.

تامین قطعات خودرو در ایران

از آنجایی که بازار خودرو، در حال تغییر و پیشرفت است؛ تولیدکنندگان مختلف در این حوزه فعالیت می‌کنند و متاسفانه با تورم‌ها برای برخی از آنها کیفیت معیاری بی ارزش محسوب می‌شود. در نتیجه مهم است که در این زمان شما بتوانید برندهای خوب و معتبر را برای همکاری یا حتی برای استفاده شخصی خودروهای خود پیدا کنید.

کارماتک با تامین قطعات خودرو خصوصا قطعات دیفرانسیل و گیربکس، سعی دارد با حمایت مشتریان وفادار خود به‌زودی دامنه فعالیت خود را گسترش داده و در زمره بزرگترین تامین کنندگان قطعات خودرو در کشور قرار گیرید. شما نیز در این راه همراه ما باشید!

منبع:

What are Steering System Types, Functions, and Components