شغالدست خودرو چیست؟ انواع، نقش در فرمان و علائم خرابی

شغالدست یا شغال دست که به آن بازوی فرمان (Steering Arm) نیز گفته می‌شود، قطعه‌ای است که مکانیزم فرمان را به سگدست متصل می‌کند و حرکت خطی میل فرمان را به حرکت زاویه‌ای چرخ تبدیل می‌نماید. زاویه نصب این قطعه نسبت به محور طولی خودرو، اجرای صحیح اصل آکرمان و تشکیل مکانیزمی به نام ذوزنقه فرمان را ممکن می‌سازد؛ همان چیزی که باعث می‌شود چرخ داخل پیچ بیشتر از چرخ خارج پیچ بچرخد و خودرو بدون لغزش جانبی از پیچ عبور کند.

شغالدست به‌ ندرت بر اثر فرسودگی خراب می‌شود و عامل اصلی آسیب آن ضربه است. مهم‌ترین نشانه‌های تاب برداشتن آن عبارت‌اند از صدای جیغ تایر هنگام چرخاندن کامل فرمان، لاستیک‌سایی نامتقارن، انحراف خودرو به یک سمت و برنگشتن فرمان پس از پیچ.

در ادامه با انواع شغالدست، نقش آن در هندسه فرمان و روش تشخیص خرابی آشنا می‌شویم. برای آشنایی با سایر اجزای این مجموعه، مقاله انواع سیستم تعلیق خودرو را مطالعه کنید.

شغالدست خودرو چیست؟

عامل اتصال مکانیزم و اهرم‌ بندی فرمان به سگدست را شغالدست گویند؛ قطعه‌ای که به دو صورت مجزا یا یکپارچه با سگدست تولید و عرضه می‌گردد. این قطعه سه کارکرد اصلی دارد:

  1. اتصال مکانیزم فرمان به سگدست
  2. تبدیل حرکت خطی میل فرمان به حرکت زاویه‌ای چرخ
  3. ایفای نقش کلیدی در اجرای هندسه فرمان

شغالدست معمولاً از فولاد فورج‌ شده یا ریخته‌گری‌ شده ساخته می‌شود تا در برابر نیروهای جانبی حین فرمان‌ گیری مقاومت کافی داشته باشد. برای افزایش معلومات خود نسبت به قطعه‌ای که شغالدست به آن متصل می‌شود، مقاله سگدست چیست را مطالعه کنید.

تفاوت سگدست و شغالدست چیست؟

این دو قطعه اغلب با یکدیگر اشتباه گرفته می‌شوند، در حالی که وظیفه کاملاً متفاوتی دارند. سگدست قطعه اصلی و بزرگ‌تری است که چرخ روی آن نصب می‌شود، بلبرینگ چرخ درون آن پرس می‌گردد و سیبک‌ها به آن متصل می‌شوند؛ به بیان دیگر، سگدست نقطه اتصال چرخ به سیستم تعلیق است. در مقابل، شغالدست بازوی کوچک‌تری است که از سگدست بیرون زده و میل فرمان به آن وصل می‌شود؛ یعنی نقطه اتصال چرخ به سیستم فرمان.

به زبان ساده: سگدست وظیفه نگه‌داشتن چرخ را دارد و شغالدست وظیفه چرخاندن آن. در بسیاری از خودروهای امروزی این دو قطعه به‌صورت یکپارچه ساخته می‌شوند و همین موضوع دلیل اصلی سردرگمی است.

انواع شغالدست

شغالدست به دو صورت مجزا و یکپارچه با سگدست تولید می‌شود و انتخاب هرکدام، از نظر تعمیراتی پیامد متفاوتی دارد.

شغالدست یکپارچه با سگدست

در این حالت بازوی فرمان بخشی از بدنه سگدست است و در فرآیند ریخته‌گری یا فورج، هر دو به‌صورت یک قطعه واحد ساخته می‌شوند. مزیت این طراحی، استحکام و دقت هندسی بالاتر است؛ چون هیچ اتصال پیچی وجود ندارد که با گذشت زمان شل شود یا زاویه آن تغییر کند. عیب آن این است که در صورت آسیب، امکان تعویض جداگانه وجود ندارد و باید کل مجموعه تعویض شود که هزینه بالاتری دارد. شکل ۱، نوعی شغالدست که با سگدست به‌صورت یکپارچه تولید و عرضه می‌شود را نشان می‌دهد.

شغالدست یکپارچه با سگدستشکل ۱- شغالدست‌ یکپارچه با سگدست

شغالدست مجزا (پیچی)

در این حالت شغالدست قطعه‌ای مستقل است که توسط پیچ به سگدست متصل می‌شود. مزیت اصلی آن تعمیرپذیری بهتر است؛ در صورت تاب برداشتن، تنها همین قطعه تعویض می‌شود و نیازی به تعویض سگدست نیست. در مقابل، این طراحی به تنظیم دقیق و گشتاور صحیح پیچ‌ها حساس است و شل شدن اتصال می‌تواند هندسه فرمان را به هم بزند. شکل ۲ شغالدستی که با پیچ به سگدست متصل می‌شود را نشان می‌دهد.

شغالدست که با پیچ به سگدست متصل می‌شودشکل ۲- شغالدست‌ که با پیچ به سگدست متصل می‌شود

نحوه اتصال شغالدست به مکانیزم فرمانشکل ۳- نحوه اتصال‌ شغالدست به مکانیزم فرمان

ذوزنقه فرمان چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

ذوزنقه فرمان (Steering Trapezium) نام مکانیزمی است که از دو شغالدست چپ و راست به همراه میل فرمان تشکیل می‌شود و شکل هندسی آن شبیه یک ذوزنقه است. وظیفه این مکانیزم، ایجاد اختلاف زاویه بین چرخ داخل و خارج پیچ است تا هر دو چرخ حول یک مرکز آنی دوران مشترک حرکت کنند و لغزش جانبی رخ ندهد.

برای کنترل جهت حرکت خودرو به‌صورت مطلوب و پایدار، مکانیزم فرمان باید دارای خصوصیات مشخصی باشد. برای دستیابی به این امر مهم، مطابق شکل ۴، خودرو باید حول یک مرکز آنی دوران، دوران نماید. این مرکز همیشه روی امتداد محور چرخ‌های عقب قرار دارد، چون چرخ‌های عقب ثابت هستند و نمی‌چرخند.

مرکز آنی دوران خودرو و اصل آکرمانشکل ۴- مرکز آنی دوران خودرو و اصل آکرمان

چنانچه روابط ریاضی حاکم بر شکل ۴ نوشته شود، رابطه آکرمان به‌صورت زیر به‌دست می‌آید:

رابطه آکرمان در مکانیزم فرمان

cot δخارج − cot δداخل = Tr / L

که در آن Tr فاصله عرضی دو چرخ (تِرِد) و L فاصله محوری جلو تا عقب (فاصله بین دو محور) است. با توجه به شکل ۴ و این رابطه، ملاحظه می‌شود که در زوایای فرمان زیاد و برای حرکت پایدار و بدون لغزش جانبی خودرو در مسیر پیچ جاده، باید زاویه گردش چرخ داخل پیچ بیشتر از زاویه گردش چرخ خارج پیچ باشد.

بدین منظور باید مطابق شکل ۵، زاویه شغالدست‌ها نسبت به خط طولی خودرو به نحوی باشد که امتداد محور شغالدست‌ ها بر روی مرکز اکسل عقب واقع شود؛ از این‌ رو مکانیزمی تشکیل می‌شود که به ذوزنقه فرمان معروف است. این یک قاعده کاربردی ساده و در عین حال دقیق است: اگر از محور کینگ‌ پین هر چرخ خطی از میان انتهای شغالدست عبور دهید و به سمت عقب امتداد دهید، این دو خط باید در مرکز محور عقب یکدیگر را قطع کنند.

مکانیزم فرمان معروف به ذوزنقه فرمانشکل ۵- مکانیزم فرمان معروف به ذوزنقه فرمان

اصل آکرمان از کجا آمده است؟

این هندسه نخستین بار در سال ۱۸۱۶ توسط گئورگ لانکنسپرگر، کالسکه‌ ساز آلمانی در مونیخ ابداع شد و در سال ۱۸۱۸ توسط نماینده او در انگلستان، رودولف آکرمان، به ثبت رسید؛ به همین دلیل امروزه با نام آکرمان شناخته می‌شود. هدف اولیه آن، حل مشکل واژگونی و لغزش کالسکه‌های اسبی در پیچ‌ها بود و بیش از دو قرن بعد، همچنان مبنای طراحی مکانیزم فرمان تمام خودروهای امروزی است.

نکته‌ای که کمتر گفته می‌شود این است که در عمل، هیچ خودرویی آکرمان صد درصد ندارد. ساختار ذوزنقه‌ای تنها در یک زاویه فرمان مشخص با منحنی ایده‌آل منطبق می‌شود و طراح باید تصمیم بگیرد این نقطه کجا باشد. خودروهای جاده‌ای معمولاً بین ۵۰ تا ۸۰ درصد آکرمان تنظیم می‌شوند، چون در سرعت‌های بالا تعادل زاویه لغزش تایر اهمیت بیشتری از هندسه غلتش خالص دارد.

🔥 فرصت طلایی ورود به بازار کار

جلوبندی‌ سازی را عملی یاد بگیرید

از عیب‌یابی تا تعمیر؛ سیستم تعلیق، جعبه‌فرمان، فنر و کمک‌فنر و میزان فرمان را حرفه‌ای یاد بگیرید. با مدرک دانشگاه شریف

شروع یادگیری

چرا زاویه شغالدست تا این حد حساس است؟

اهمیت این قطعه در حساسیت بالای آن به تغییرات جزئی است. بر اساس منابع مهندسی، انحراف تنها ۲ درجه در زاویه شغالدست می‌تواند درصد آکرمان را ۱۵ تا ۲۰ درصد جابه‌جا کند و نتیجه آن، سایش محسوس لبه داخلی تایر ظرف چند هزار کیلومتر است. اگر این زاویه دقیق نباشد، خودرو دچار کم‌فرمانی یا بیش‌فرمانی می‌شود، تایرها لغزش جانبی پیدا می‌کنند و پایداری کاهش می‌یابد.

از این‌ رو رابطه آکرمان مهم‌ترین معیار طراحی مکانیزم فرمان می‌باشد و منجر به طراحی و ساخت دو نوع مختلف از مکانیزم فرمان مطابق شکل‌های ۶ و ۷ می‌شود.

نقش شغالدست در انواع مکانیزم فرمان

با توجه به شکل ۶، در این مکانیزم از جعبه دنده نوع ساچمه در گردش استفاده شده است که تقریباً بهترین نوع جعبه فرمان می‌باشد. مکانیزم استفاده‌شده در آن نیز دارای میله‌ها و مفاصل زیاد بوده، بنابراین دارای عملکرد بسیار مطلوبی است و پایداری خودرو با این نوع مکانیزم فرمان بسیار مطلوب و مورد قبول می‌باشد. این مکانیزم در خودروهای پیکان، نیسان وانت، مزدا وانت و با کمی تغییرات در تمامی کامیون‌ها و اتوبوس‌ها استفاده شده است.

مکانیزم فرمان با استفاده از جعبه فرمان ساچمه درگردش1-میله واسط فرمان (میل فرمان بلند) 2-مفصل بازوی هرزگرد 3-بازوی هرزگرد 4-میله قابل تنظیم فرمان (میل فرمان کوتاه) 5-غربیلک فرمان 6-ستون فرمان 7-جعبه فرمان 8-بازوی هزارخار یا Pitman 9-طبق 10-بازوی فرمان یا شغالدست 11-محور گردش چرخ (king pin)
شکل ۶- مکانیزم فرمان با استفاده از جعبه فرمان ساچمه در گردش

با توجه به شکل ۷ که از جعبه فرمان شانه‌ای استفاده شده است، ملاحظه می‌گردد که عضو شانه‌ای به‌عنوان یکی از میله‌های مکانیزم فرمان عمل کرده و بنابراین مکانیزم ساده‌تر و ارزان‌تر شده، ضمن آنکه فضای زیادی نیز اشغال نمی‌کند. از این‌رو در خودروهای امروزی این مکانیزم به‌صورت فراگیری در خودروهای مختلف مانند پراید، پژو، زانتیا، هیوندا، کیا و غیره استفاده شده است.

مکانیزم فرمان با استفاده از جعبه فرمان چرخ دنده شانه‌ای1- غربیلک فرمان 2- ستون فرمان 3- مفصل چهارشاخه‌ای بالایی 4- شفت فرمان 5- مفصل چهارشاخه‌ای پایینی 6- شفت پینیون 7- چرخ دنده شانه‌ای 8- پوسته جعبه فرمان 9- میله قابل تنظیم فرمان 10- محل اتصال جعبه فرمان به بدنه خودرو 11- بازوی فرمان (شغالدست) 12- طبق 13- محور گردش چرخ (king pin) 14- محور چرخ یا سگدست (Knuckle Arm)
شکل ۷- مکانیزم فرمان با استفاده از جعبه فرمان چرخ دنده شانه‌ای (Rack and pinion)

بازوی هزارخار فرمان (Pitman Arm) چیست؟

در مکانیزم‌های فرمان از نوع ساچمه در گردش (شکل ۶)، قطعه‌ای به نام بازوی هزارخار یا Pitman Arm وجود دارد که نباید با شغالدست اشتباه گرفته شود. این بازو مستقیماً روی شفت خروجی جعبه فرمان و به‌صورت هزارخار نصب می‌شود و وظیفه آن تبدیل حرکت دورانی جعبه فرمان به حرکت خطی میل فرمان بلند است.

تفاوت کلیدی این دو قطعه در محل قرارگیری آن‌هاست: بازوی هزارخار در ابتدای زنجیره انتقال حرکت و متصل به جعبه فرمان است، در حالی که شغالدست در انتهای این زنجیره و متصل به سگدست قرار دارد. در خودروهای مجهز به جعبه فرمان شانه‌ای (رک اند پینیون) مانند پراید و پژو، بازوی هزارخار وجود ندارد چون خود شانه، حرکت خطی را مستقیماً تولید می‌کند.

علائم خرابی شغالدست چیست؟

معمولاً شغالدست دچار عیب یا عارضه خاصی نمی‌شود، مگر اینکه در اثر اعمال نیروها و ضربات شدید ناشی از تصادف، برخورد شدید چرخ به موانع سخت یا برخورد با جدول، دچار تاب و اعوجاج شود؛ در این صورت تنظیم زوایای چرخ دچار مشکل می‌شود.

صدای جیغ تایر هنگام دور زدن کامل شاخص‌ترین و اختصاصی‌ترین نشانه خرابی این قطعه است. وقتی زاویه شغالدست تغییر می‌کند، هندسه آکرمان به هم می‌ریزد و دو چرخ جلو دیگر حول یک مرکز مشترک نمی‌چرخند؛ نتیجه آن، کشیده شدن و لغزش جانبی تایر روی آسفالت است که به‌صورت صدای جیغ در سرعت‌های بسیار پایین (مانند مانور در پارکینگ) شنیده می‌شود. این علامت تقریباً منحصر به اختلال هندسه فرمان است و آن را از خرابی سایر قطعات جلوبندی متمایز می‌کند.

سایر نشانه‌ها عبارت‌اند از لاستیک‌سایی غیریکنواخت ناشی از تغییر زاویه چرخ‌ها، انحراف خودرو به یک سمت به دلیل به‌هم‌ریختن تنظیم هندسه فرمان، گیجی و بی‌دقتی فرمان، سفتی فرمان به دلیل زاویه غیرطبیعی بازوی فرمان و افزایش مقاومت، عدم برگشت فرمان پس از پیچ که ناشی از اختلال در هندسه آکرمان است، و گردش غیریکنواخت غربیلک فرمان که به‌صورت حس ناهمواری در چرخش فرمان بروز می‌کند.

🔥 فرصت طلایی ورود به بازار کار

جلوبندی‌ سازی را عملی یاد بگیرید

از عیب‌یابی تا تعمیر؛ سیستم تعلیق، جعبه‌فرمان، فنر و کمک‌فنر و میزان فرمان را حرفه‌ای یاد بگیرید. با مدرک دانشگاه شریف

شروع یادگیری

عیب‌یابی و رفع عیب شغالدست

در صورت مشاهده علائم بالا، باید ابتدا نسبت به تنظیم زوایای فرمان (میزان فرمان) اقدام کرد و در صورت برطرف نشدن عیوب مطرح‌شده، نسبت به بررسی دقیق تمامی اجزای مکانیزم‌های فرمان و تعلیق به‌خصوص سگدست و شغالدست اقدام نمود و در صورت معیوب بودن شغالدست، نسبت به تعویض آن اقدام گردد.

نکته کلیدی در عیب‌یابی این است که تاب برداشتن شغالدست معمولاً دیر تشخیص داده می‌شود. الگوی رایج در تعمیرگاه‌ها این است که خودرو با شکایت کشش و سایش تایر مراجعه می‌کند، تکنسین ساعت‌ها روی تنظیم کمبر و تو کار می‌کند، خودرو ظاهراً تنظیم می‌شود و مشتری می‌رود؛ اما چند هزار کیلومتر بعد همان مشکل بازمی‌گردد. علت آن است که هیچ‌کس زاویه خود شغالدست را اندازه‌گیری نکرده است.

مؤثرترین روش تشخیص، مقایسه چشمی شغالدست چپ و راست با یکدیگر است؛ هرگونه اختلاف در زاویه، طول یا شکل بازو نشانه‌ای جدی محسوب می‌شود. روش دقیق‌تر، اندازه‌گیری زاویه با استفاده از خط‌کش و ریسمان است: ریسمانی از محور کینگ‌پین هر چرخ تا مرکز محور عقب کشیده می‌شود و بازوی شغالدست باید در راستای همین خط قرار گیرد.

قطعه وظیفه علامت شاخص خرابی
شغالدست (بازوی فرمان) اتصال میل فرمان به سگدست و اجرای هندسه آکرمان صدای جیغ تایر هنگام چرخاندن کامل فرمان
سگدست نگه‌داشتن چرخ و اتصال آن به تعلیق کشش خودرو که با میزان فرمان برطرف نمی‌شود
بازوی هزارخار (Pitman) تبدیل حرکت دورانی جعبه فرمان به حرکت خطی لقی و خلاصی محسوس در غربیلک فرمان

جمع‌بندی

شغالدست یا بازوی فرمان یکی از اجزای کلیدی سیستم فرمان است که اجرای صحیح اصل آکرمان و پایداری خودرو در پیچ‌ها را تضمین می‌کند. زاویه نصب این قطعه نسبت به محور طولی خودرو، مکانیزمی به نام ذوزنقه فرمان تشکیل می‌دهد که باعث می‌شود چرخ داخل پیچ بیشتر از چرخ خارج پیچ بچرخد و لغزش جانبی رخ ندهد.

خرابی شغالدست معمولاً ناشی از ضربه شدید است و شاخص‌ترین نشانه آن، صدای جیغ تایر هنگام چرخاندن کامل فرمان در سرعت پایین است. در صورت مشاهده این علائم، ابتدا تنظیم زوایای فرمان و سپس بررسی دقیق اجزای فرمان و تعلیق ضروری است؛ چون تاب برداشتن این قطعه با میزان فرمان قابل جبران نیست و تنها با تعویض برطرف می‌شود.

تشخیص دقیق تاب برداشتن شغالدست و تفکیک آن از خرابی سگدست و سایر اجزای جلوبندی، مهارتی است که به شناخت کامل هندسه فرمان و کار مستقیم روی خودرو نیاز دارد. برای یادگیری عملی عیب‌یابی، باز و بست و تعمیر اجزای جلوبندی و فرمان، می‌توانید در دوره آموزش جلوبندی‌سازی شرکت کنید.

سوالات متداول

شغال دست چیست؟

شغال دست یا بازوی فرمان، قطعه‌ای است که مکانیزم فرمان را به سگدست متصل می‌کند و حرکت خطی میل فرمان را به حرکت زاویه‌ای چرخ تبدیل می‌نماید. زاویه نصب آن، اجرای اصل آکرمان و پایداری خودرو در پیچ را تضمین می‌کند.

شغالدست چه تفاوتی با سگدست دارد؟

سگدست محل نصب چرخ و اتصال به سیستم تعلیق است و بلبرینگ چرخ درون آن قرار می‌گیرد، اما شغالدست بازوی کوچک‌تری است که میل فرمان به آن متصل می‌شود. به بیان ساده، سگدست چرخ را نگه می‌دارد و شغالدست آن را می‌چرخاند.

وظیفه ذوزنقه فرمان چیست؟

ذوزنقه فرمان مکانیزمی متشکل از دو شغالدست و میل فرمان است که وظیفه آن ایجاد اختلاف زاویه بین چرخ داخل و خارج پیچ است تا هر دو چرخ حول یک مرکز آنی دوران مشترک حرکت کنند و تایرها دچار لغزش جانبی نشوند.

اصل آکرمان چیست؟

اصل آکرمان بیان می‌کند که برای حرکت بدون لغزش خودرو در پیچ، زاویه گردش چرخ داخل پیچ باید بیشتر از چرخ خارج پیچ باشد تا هر دو حول یک مرکز مشترک روی امتداد محور عقب دوران کنند. این هندسه در سال ۱۸۱۶ توسط لانکنسپرگر ابداع و در ۱۸۱۸ به نام رودولف آکرمان ثبت شد.

بازوی هزارخار فرمان چیست؟

بازوی هزارخار یا Pitman Arm قطعه‌ای است که روی شفت خروجی جعبه فرمان ساچمه در گردش نصب می‌شود و حرکت دورانی جعبه فرمان را به حرکت خطی میل فرمان تبدیل می‌کند. این قطعه در ابتدای زنجیره فرمان قرار دارد، برخلاف شغالدست که در انتهای آن است.

علائم خرابی شغال دست چیست؟

صدای جیغ تایر هنگام چرخاندن کامل فرمان، لاستیک‌سایی غیریکنواخت، انحراف خودرو به یک سمت، گیجی و سفتی فرمان، برنگشتن فرمان پس از پیچ و گردش غیریکنواخت غربیلک فرمان از مهم‌ترین نشانه‌ها هستند.

آیا شغالدست قابل تعمیر است؟

خیر. در صورت تاب‌برداشتگی یا تغییر شکل، تعویض کامل توصیه می‌شود. صاف‌کاری یا حرارت دادن این قطعه استحکام آن را از بین می‌برد و چون قطعه‌ای ایمنی محسوب می‌شود، ریسک شکستن آن حین رانندگی وجود دارد.

آیا ضربه به جدول می‌تواند شغالدست را خراب کند؟

بله، ضربه شدید می‌تواند باعث خم شدن آن شود. نکته مهم اینکه انحراف تنها ۲ درجه در زاویه شغالدست می‌تواند درصد آکرمان را ۱۵ تا ۲۰ درصد جابه‌جا کند و ظرف چند هزار کیلومتر سایش محسوس تایر ایجاد نماید.

خرابی شغالدست چه تأثیری بر رانندگی دارد؟

باعث سایش تایر، انحراف خودرو، گیجی فرمان و کاهش پایداری در پیچ‌ها می‌شود. در موارد شدید، رفتار خودرو هنگام ترمزگیری نیز نامتقارن شده و ایمنی رانندگی کاهش می‌یابد.

guest

0 نظرات کاربران
keyboard_arrow_up