تنظیم زوایای چرخ خودرو (تنظیم فرمان)

تنظیم زوایای چرخ خودرو یا همان میزان فرمان، به معنای تنظیم زاویه‌های چرخ‌ها نسبت به بدنه خودرو طبق استاندارد کارخانه سازنده است و شامل چهار پارامتر اصلی می‌شود: فاصله عرضی چرخ‌ها (Track)، زاویه کمبر (Camber)، زاویه کستر (Caster) و زاویه تو (Toe). این زوایا مستقیماً روی پایداری، فرمان‌ پذیری، سایش لاستیک و راحتی رانندگی اثر می‌گذارند.

به زبان ساده، کمبر انحراف چرخ به داخل یا بیرون در نمای روبه‌رو است، کستر انحراف محور فرمان‌گیری چرخ در نمای جانبی، و تو زاویه سرجمعی یا سربازی چرخ‌ها در نمای از بالا. با گذشت زمان و فرسایش قطعات تعلیق و فرمان، این زوایا از حالت استاندارد خارج می‌شوند و نیاز به تنظیم پیدا می‌کنند. در ادامه هر چهار پارامتر و روش تنظیم آن‌ها با دستگاه میزان فرمان بررسی می‌شود.

نحوه قرار گرفتن تایر روی سطح جاده و زاویه‌های محور چرخ نسبت به محورهای عمودی، طولی و عرضی، بخش مهمی از خصوصیات سینماتیکی سیستم فرمان را تشکیل می‌دهد.

فاصله عرضی بین چرخ‌ها (Track) چیست؟

Track Width یا فاصله عرضی، فاصله بین دو چرخ یک محور (مثلاً دو چرخ جلو یا دو چرخ عقب) است. هرچقدر فاصله عرضی بین چرخ‌ها زیادتر باشد خودرو پایدارتر خواهد بود، در حالی که با زیاد شدن این فاصله، شعاع دوران خودرو نیز افزایش می‌یابد. به همین دلیل افزایش غیرمعمول این پارامتر باعث عدم راحتی سرنشین در کنترل خودرو، به‌خصوص در ترافیک، دور زدن و پارک کردن می‌شود.

فاصله عرضی بین چرخ‌ها

مقدار این پارامتر در مکانیزم تعلیق یکپارچه همواره ثابت است، در حالی که در مکانیزم‌های تعلیق مستقل، این پارامتر با توجه به شرایط عملکردی خودرو و جاده همواره هنگام حرکت خودرو تغییر می‌کند. از طرفی تغییر این پارامتر باعث افزایش لاستیک‌ سایی و از بین رفتن پایداری جهتی خودرو می‌گردد؛ لذا بهتر است هنگام حرکت خودرو مقدار آن ثابت بماند.

از آنجایی که تغییر این پارامتر در مکانیزم‌های تعلیق مستقل امری اجتناب‌ ناپذیر است، بهتر است تغییرات آن را به سمتی هدایت کرد که منجر به پایداری بیشتر خودرو گردد. با توجه به اینکه بحرانی‌ ترین حالت حرکت خودرو که نیاز به پایداری زیادی دارد، حرکت در پیچ جاده و به‌خصوص حین ترمزگیری است، مطلوب‌تر آن است که چرخی که تحت بار عمودی بیشتر قرار می‌گیرد Track آن افزایش یابد، در حالی که چرخی که تحت بار عمودی کمتری واقع می‌گردد Track آن کاهش یابد. از این‌ رو مطابق شکل زیر، با طراحی مناسب مکانیزم تعلیق می‌توان به این هدف دست یافت.

۱- محل اتصال طبق بالا به سگدست ۲- محل اتصال طبق پایین به سگدست
C و D: محل اتصال طبق بالا و طبق پایین به بدنه
W: مرکز محل تماس چرخ با زمین S1 و S2: حرکت چرخ به سمت بالا و پایین
تغییر Track در مکانیزم طبق‌دار دوبل

با توجه به شکل فوق ملاحظه می‌گردد که اگر چرخ به اندازه S1 به سمت بالا حرکت کند، نقطه W که مرکز محل تماس چرخ با زمین است روی مسیر خط‌چین حرکت کرده و به سمت بیرون خودرو می‌رود و Track افزایش می‌یابد. از طرفی اگر بار از روی چرخ برداشته شود یا چرخ به اندازه S2 به سمت پایین حرکت کند، نقطه W به سمت داخل خودرو حرکت می‌کند و Track را کاهش می‌دهد. شکل زیر تغییرات واقعی Track یک چرخ در سه خودرو هیوندا با مکانیزم طبق‌دار دوبل و Audi A6 و Opel Astra با مکانیزم مک فرسون را نشان می‌دهد.

تغییر Track یک چرخ در سه خودرو مختلف

ملاحظه می‌گردد در حرکت رو به بالای چرخ (Bump) افزایش Track و در حرکت رو به پایین چرخ (Rebound) کاهش Track اتفاق می‌افتد؛ ولی در مکانیزم تعلیق طبق‌دار دوبل، به دلیل بیشتر بودن تعداد میله‌ها و مفاصل نسبت به مکانیزم مک فرسون، نمودار مربوطه یکنواخت‌تر است.

بنابراین می‌توان از یک مکانیزم طبق‌دار دوبل در تعلیق عقب خودرو استفاده نمود و بدنه را به شکلی طراحی کرد که با افزایش سرعت، نیروی عمودی وارد بر قسمت عقب زیاد شود؛ از این‌رو با افزایش سرعت خودرو به‌صورت خودکار افزایش Track به‌خصوص در چرخ‌های عقب ملاحظه خواهد شد. این ویژگی در خودروهای هوندا سیویک و آکورد، مدل‌های مختلف بنز و BMW و هیوندای سانتافه به‌راحتی قابل مشاهده است.

زاویه کمبر چیست و چه تأثیری روی لاستیک دارد؟

زاویه کمبر (Camber) انحراف محور چرخ نسبت به خط قائم در نمای رو به‌ روی خودرو است. به بیان ساده، اگر از جلوی خودرو به چرخ نگاه کنید و ببینید چرخ کاملاً عمود بر زمین نیست بلکه کمی به داخل یا بیرون متمایل شده، همان زاویه کمبر است.

چنانچه بالای چرخ به سمت بیرون خودرو انحراف داشته باشد، زاویه کمبر مثبت و چنانچه به سمت داخل خودرو باشد، زاویه کمبر منفی نامیده می‌شود.

زاویه کمبر مثبت

مقدار این زاویه در چرخ‌های جلو و عقب متناسب با طراحی هر خودرو متفاوت است و باید طبق مستندات فنی همان خودرو تنظیم شود. نکته بسیار مهم این است که اختلاف زاویه کمبر بین چرخ چپ و راست نباید بیشتر از ۲۰ دقیقه باشد؛ در غیر این صورت باعث انحراف خود به‌ خودی خودرو به یک سمت می‌شود. اختلاف محسوس‌تر (مثلاً در حد یک درجه) حتماً خود را به‌صورت لاستیک‌ سایی شدید شانه داخلی یا بیرونی همان چرخ نشان می‌دهد و در این حالت باید جلوبندی از نظر تاب‌ برداشتن قطعات بررسی شود.

وجود زاویه کمبر باعث لاستیک‌سایی می‌شود، ولی از آنجایی که زاویه کمبر منفی تأثیر بسیار زیادی در پایداری خودرو دارد، علاوه بر تنظیم اولیه اکثر مکانیزم‌ها بر مبنای کمبر منفی، مکانیزم را طوری طراحی می‌کنند که در صورت حرکت چرخ به سمت بالا (که نشانه تحت بار قرار گرفتن چرخ و خودرو است) کمبر منفی شود و در غیر این صورت مقدار کمبر منفی کاهش یافته و حتی مثبت گردد. این عمل با کوتاه‌تر در نظر گرفتن طول طبق بالا نسبت به طبق پایین و همچنین زوایای مناسب برای طبق‌ها در مکانیزم طبق‌دار دوبل حاصل می‌شود.

تغییر زاویه کمبر در مکانیزم طبق‌دار دوبل

شکل زیر تغییر واقعی زاویه کمبر چرخ‌های عقب خودروهای مرسدس بنز و BMW با مکانیزم تعلیق چندمیله‌ای (Multi Link) و هیوندا با مکانیزم طبق‌دار دوبل را نشان می‌دهد.

تغییر زاویه کمبر سه خودرو مختلف

ملاحظه می‌گردد که در هر سه خودرو هنگام حرکت چرخ به سمت بالا (Bump) کمبر منفی شده و هنگام حرکت چرخ به سمت پایین (Rebound) مقدار کمبر منفی کاهش یافته و حتی مثبت شده است.

زاویه کستر چیست و چرا اهمیت دارد؟

زاویه کستر (Caster) انحراف محور سگدست یا محور فرمان‌گرفتن چرخ (Kingpin Axis) نسبت به خط قائم در نمای جانبی خودرو است. ساده‌ترین راه درک آن، نگاه کردن به دوچرخه یا موتورسیکلت است؛ این دو وسیله در قسمت جلو زاویه کستر مثبت و در قسمت عقب زاویه کستر منفی دارند. همان چیزی که باعث می‌شود فرمان دوچرخه پس از رها شدن، خودبه‌خود به حالت مستقیم برگردد.

زاویه کستر

وجود زاویه کستر مثبت در چرخ‌های جلو برای برگشت فرمان پس از عبور از پیچ و همچنین حفظ مسیر مستقیم هنگام رها کردن غربیلک فرمان (و به عبارتی پایداری جهتی مطلوب خودرو) ضروری است.

باید توجه نمود که تغییر این زاویه نیز در سیستم‌های تعلیق مستقل امری اجتناب‌ناپذیر است، از این‌رو باید تغییر زاویه کستر را نیز در راستای افزایش پایداری خودرو اعمال نمود. یکی از عواملی که پایداری خودرو را کاهش داده و باعث عدم راحتی سرنشین می‌شود، حرکت جلوی خودرو به سمت پایین هنگام ترمزگیری است که اصطلاحاً به آن Dive گفته می‌شود.

برای کاهش حرکت Dive بهتر است هنگام ترمزگیری مقدار زاویه کستر مثبت چرخ‌های جلو افزایش یابد؛ در این صورت مکانیزم تعلیق دارای خاصیت Anti-Dive خواهد بود. به همین ترتیب هنگام شتاب‌گیری مثبت نیز قسمت عقب خودرو به سمت پایین حرکت می‌کند که این حرکت Squat نامیده می‌شود. برای کاهش آن بهتر است هنگام شتاب‌گیری، قدر مطلق زاویه کستر منفی چرخ‌های عقب افزایش یابد که در این صورت مکانیزم تعلیق دارای خاصیت Anti-Squat خواهد بود. لازم به ذکر است مجموع حرکت Dive و Squat را حرکت Pitch گویند که در واقع همان دوران بدنه خودرو حول محور عرضی است.

تغییر زاویه کستر برای سه خودرو مختلف با مکانیزم مک فرسون

با توجه به شکل فوق، با طراحی مناسب مکانیزم تعلیق و تغییر مطلوب زاویه کستر مانند منحنی خودرو مرسدس، هنگام اعمال بار به چرخ‌ها (مانند ترمزگیری) زاویه کستر آن‌ها زیاد شده و از این‌رو خاصیت Anti-Dive تقویت می‌شود که منجر به افزایش راحتی سرنشین می‌گردد. در حالی که در خودرو Uno تغییرات زاویه کستر محسوس نبوده و در خودرو Polo، تغییرات زاویه کستر به‌طور معکوس تغییر کرده که منجر به تضعیف خاصیت Anti-Dive یا تقویت خاصیت Dive می‌گردد.

زاویه Toe چیست؟ (سرجمعی و سربازی)

زاویه Toe انحراف محور چرخ نسبت به خط افق در نمای از بالای خودرو است. یعنی اگر از بالا به دو چرخ جلو نگاه کنید، ببینید جلوی چرخ‌ها نسبت به عقب آن‌ها به هم نزدیک‌تر است یا از هم دورتر.

زاویه Toe

چنانچه فاصله جلوی چرخ‌ها کمتر از فاصله عقب آن‌ها باشد، زاویه را Toe in (سرجمعی) و در حالت برعکس Toe out (سربازی) گویند. این زاویه توسط میله قابل تنظیم مکانیزم فرمان (Tie rod) قابل تنظیم است و اختلاف بین پارامترهای b و c مطابق شکل، معمولاً در حدود ۲ تا ۵ میلی‌متر است.

مقدار اولیه این زاویه را طوری در نظر می‌گیرند که پس از حرکت خودرو روی جاده، نیروهای اعمالی از جاده به تایر باعث تغییر شکل در اجزای مکانیزم فرمان و تعلیق شود و در نتیجه مقدار این زاویه تقریباً صفر شده و چرخ‌ها به حالت مستقیم قرار گیرند. استفاده از زاویه Toe out یا Toe in در خودرو به پارامترهای هندسی سیستم‌های تعلیق و فرمان، خصوصیات تایر، میزان و جهت نیروهای اعمالی و غیره بستگی دارد، ولی عمدتاً از زاویه Toe in استفاده می‌گردد.

باز هم باید توجه داشت که تغییر مقدار زاویه Toe امری اجتناب‌ناپذیر است، لذا باید تغییر این زاویه را در راستای افزایش پایداری خودرو اعمال نمود؛ از این‌رو تغییر زاویه Toe باید در جهت بهبود Under Steer شدن خودرو باشد.

تغییر زاویه Toe چرخ‌های جلوی خودرو Opel Omega

تغییر در زاویه Toe باید به نحوی باشد که هنگام حرکت خودرو در سر پیچ، چرخ بیرون پیچ که بار بیشتری به آن اعمال شده و حرکت Bump (منقبض شدن فنر) را انجام می‌دهد، زاویه Toe in آن کم شود؛ در حالی که چرخ داخل پیچ که بار از روی آن برداشته می‌شود و حرکت Rebound (منبسط شدن فنر) انجام می‌دهد، زاویه Toe in بیشتری پیدا کند. از این‌رو زاویه فرمان کمتر شده و خودرو تمایل به بیرون رفتن از پیچ جاده دارد یا به عبارت دیگر خودرو حالت کم‌فرمانی (Under steer) پیدا می‌کند که باعث حرکت تدریجی خودرو به سمت بیرون پیچ، افزایش شعاع دوران و در نتیجه کاهش شتاب جانب مرکز و افزایش پایداری خودرو خواهد شد.

تنظیم زاویه چرخ خودرو (تنظیم فرمان) با دستگاه

با گذشت زمان و افزایش کارکرد خودرو، بوش‌ها و سیبک‌ های مکانیزم‌های تعلیق و فرمان دچار استهلاک و فرسایش می‌شوند و بعضاً در اثر اعمال نیروهای زیاد به چرخ، بازوهای کنترل نیروهای طولی و عرضی که به ترتیب میل تعادل و طبق نامیده می‌شوند دچار خمیدگی یا تاب می‌گردند. در این حالت زوایای چرخ نسبت به مقادیر توصیه‌شده توسط کارخانه سازنده دچار انحراف می‌شود و باید نسبت به تنظیم زوایای فرمان اقدام کرد. این موضوع پس از هر بار تعمیرات اساسی مکانیزم‌های تعلیق و فرمان نیز باید انجام گردد.

چه زمانی باید میزان فرمان انجام دهیم؟

مهم‌ترین نشانه‌هایی که ضرورت تنظیم زوایای چرخ را نشان می‌دهند عبارت‌اند از کشیده شدن خودرو به یک سمت، سایش نامتقارن و غیرعادی لاستیک‌ها، گیجی و بی‌دقتی فرمان، و برنگشتن مناسب فرمان پس از پیچ. علاوه بر این، پس از هر بار تعویض قطعات جلوبندی مانند سیبک، طبق، سگدست و کمک‌ فنر، انجام میزان فرمان الزامی است.

نکته کاربردی اینکه پیش از مراجعه برای میزان فرمان، ابتدا باید فشار باد تایرها یکسان و استاندارد باشد و چرخ‌ها بالانس شده باشند؛ چون هر دوی این موارد می‌توانند علائمی مشابه تنظیم نبودن زوایا ایجاد کنند و بدون رفع آن‌ها، نتیجه میزان فرمان دقیق نخواهد بود. همچنین جابه‌جایی محل تایرها هر حدود ۱۰ هزار کیلومتر به یکنواخت شدن سایش کمک می‌کند.

دستگاه میزان فرمان چیست و چگونه کار می‌کند؟

برای تنظیم زوایای چرخ باید توسط دستگاه‌های میزان فرمان، زوایای مختلف چرخ‌های عقب و جلوی خودرو را اندازه‌گیری کرده و در صورت انحراف نسبت به مقادیر توصیه‌شده کارخانه سازنده، نسبت به تنظیم آن اقدام کرد. بدین منظور مطابق شکل زیر، خودرو روی جک چهارستون مجهز به جک قیچی تودلی قرار می‌گیرد، سپس ۴ سنسور نوری روی چهار چرخ خودرو نصب می‌شود و با ارسال و دریافت سیگنال از سنسورهای ایستگاه ثابت و سنسورهای روی چرخ‌ها، زوایا و پارامترهای مختلف چرخ‌های خودرو استخراج می‌گردد.

دستگاه میزان فرمان

نحوه تنظیم زاویه کمبر چرخ جلو و عقب

در صورت قابل تنظیم بودن زاویه کمبر، می‌توان مطابق شکل با چرخاندن بادامک متصل به محور طبق بالا نسبت به تنظیم آن اقدام کرد. توجه داشته باشید که در برخی خودروها زاویه کمبر اصلاً قابل تنظیم نیست؛ در این حالت اگر کمبر از محدوده استاندارد خارج شده باشد، حتماً باید قطعه تاب‌برداشته شناسایی و تعویض شود.

نحوه تنظیم زاویه کمبر

نحوه تنظیم زاویه کستر

در صورت قابل تنظیم بودن زاویه کستر نیز می‌توان با دوران پیچ و واشرهای بادامکی میل تعادل مطابق شکل زیر نسبت به تنظیم آن اقدام کرد.

تنظیم زاویه کستر

نحوه تنظیم زاویه Toe (سربازی و سرجمعی)

برای تنظیم سربازی (Toe out) یا سرجمعی (Toe in) چرخ نیز می‌توان با تغییر طول میله‌های قابل تنظیم مکانیزم فرمان که اصطلاحاً میل کوتاه فرمان نامیده می‌شود، مطابق شکل زیر اقدام کرد. در این حالت با شل کردن مهره شماره ۱ و چرخاندن میل کوتاه فرمان شماره ۲ می‌توان زاویه Toe را تنظیم کرد.

تنظیم زاویه Toe چرخ‌های جلو

برای تنظیم زاویه Toe چرخ‌های عقب نیز در صورت قابل تنظیم بودن، می‌توان با تغییر طول میل تعادل عرضی مطابق شکل زیر نسبت به تنظیم این زاویه اقدام کرد.

تنظیم زاویه Toe چرخ‌های عقب

جمع‌بندی نهایی

تنظیم فرمان یعنی تنظیم زاویه‌های مهم چرخ‌ها نسبت به بدنه خودرو طبق استاندارد کارخانه. پارامترهایی مانند Track، کمبر، کستر و Toe هرکدام روی پایداری، فرمان‌پذیری، راحتی و سایش لاستیک اثر مستقیم دارند.

چون با کارکرد خودرو و فرسایش قطعات تعلیق و فرمان این زوایا از حالت استاندارد خارج می‌شوند، استفاده از دستگاه میزان فرمان و تنظیم اصولی زوایا (به‌خصوص پس از تعمیرات) برای حفظ ایمنی و کیفیت رانندگی ضروری است. نکته‌ای که نباید فراموش شود این است که اگر پس از تنظیم، مشکل کشش یا لاستیک‌سایی برطرف نشد، احتمالاً یکی از قطعات جلوبندی تاب برداشته و باید تعویض شود؛ چون هیچ تنظیمی نمی‌تواند قطعه تغییرشکل‌داده را جبران کند.

یادگیری عملی تنظیم فرمان و عیب‌یابی جلوبندی، مهارتی است که با کار مستقیم روی خودرو و دستگاه میزان فرمان به دست می‌آید. برای آموزش کارگاهی این مهارت‌ها، می‌توانید در دوره آموزش جلوبندی‌سازی شرکت کنید.

سوالات متداول

زاویه کمبر چیست؟

کمبر انحراف محور چرخ نسبت به خط قائم در نمای روبه‌روی خودروست. اگر بالای چرخ به سمت بیرون متمایل باشد کمبر مثبت و اگر به سمت داخل باشد کمبر منفی نامیده می‌شود.

زاویه کستر چیست؟

کستر انحراف محور فرمان‌گرفتن چرخ (محور سگدست) نسبت به خط قائم در نمای جانبی خودروست. مثال ساده آن دوچرخه است که فرمانش پس از رها شدن خودبه‌خود به حالت مستقیم برمی‌گردد.

تفاوت کمبر و کستر چیست؟

کمبر در نمای روبه‌رو دیده می‌شود و انحراف خود چرخ به داخل یا بیرون است؛ اما کستر در نمای جانبی دیده می‌شود و انحراف محور فرمان‌گیری است. کمبر بیشتر بر سایش لاستیک و کستر بیشتر بر برگشت فرمان و پایداری جهتی اثر دارد.

کمبر منفی یعنی چه؟

یعنی بالای چرخ به سمت داخل خودرو متمایل است. کمبر منفی تأثیر زیادی در پایداری خودرو در پیچ‌ها دارد و اکثر مکانیزم‌ها بر همین مبنا تنظیم می‌شوند.

تنظیم فرمان دقیقاً یعنی چه؟

یعنی تنظیم زاویه‌های چرخ‌ها (مانند کمبر، کستر و Toe) و پارامترهای مرتبط، طبق استاندارد کارخانه سازنده.

کدام زاویه بیشترین اثر را روی سایش لاستیک دارد؟

Toe و کمبر اثر بسیار زیادی روی سایش لاستیک دارند، مخصوصاً اگر از محدوده استاندارد خارج شوند. اختلاف کمبر بیش از ۲۰ دقیقه بین چرخ چپ و راست، باعث انحراف خودرو و سایش نامتقارن می‌شود.

چه زمانی باید میزان فرمان انجام دهیم؟

پس از تعمیرات تعلیق و فرمان، تعویض قطعاتی مانند سیبک و طبق، یا زمانی که خودرو کشش به یک سمت دارد یا لاستیک‌ها غیرعادی ساییده می‌شوند. پیش از آن باید باد تایرها و بالانس چرخ‌ها بررسی شود.

آیا زاویه کمبر در همه خودروها قابل تنظیم است؟

خیر. در برخی خودروها کمبر قابل تنظیم نیست. در این حالت اگر کمبر از محدوده استاندارد خارج شده باشد، باید قطعه تاب‌برداشته شناسایی و تعویض شود.

تنظیم Toe چطور انجام می‌شود؟

معمولاً با تغییر طول Tie Rod (میل کوتاه فرمان) در چرخ‌های جلو و در برخی خودروها با بازوهای تنظیمی در چرخ‌های عقب.

آیا Track هم در تنظیم فرمان بررسی می‌شود؟

Track بیشتر به طراحی تعلیق و وضعیت قطعات مربوط است؛ اما تغییرات غیرعادی آن می‌تواند نشانه خرابی یا تاب‌برداشتن قطعات باشد و باید بررسی شود.