جعبه فرمان خودرو جزو یکی از پر اهمیت‌ترین قطعات در سیستم هدایت و کنترل خودرو به حساب می‌آید که نقش مهمی در ایمنی و راحتی سرنشینان خودرو برعهده دارد و در انواع مدل‌های مکانیکی، هیدرولیکی و برقی در وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
همانطور که همه‌ی ما می‌دانیم فرمان وظیفه‌ی هدایت خودرو را دارد؛ اما برای اینکه راننده بتواند با فرمان، مسیر خودرو را کنترل و هدایت کند؛ نیازمند همکاری اجزای سیستم فرمان است. سیستم فرمان ضمن انتقال نیروی چرخش فرمان، جهت حرکت آن را نیز به چرخها انتقال می‌دهد و به همین ترتیب مسیر حرکت خودرو را مشخص میکند.
سیستم فرمان هم همانند مابقی بخش‌های فنی خودرو، تا به حال پیشرفت فراوانی کرده و اجزای آن دست خوش تغییرات بسیاری شده‌اند. یکی از اجزای اصلی سیستم فرمان، جعبه فرمان است که عمده تنوع سیستم به آن وابسته است. درواقع نوع جعبه فرمان است که نوع این سیستم را مشخص میکند؛ بنابراین، برای شناخت کامل سیستم فرمان، نیاز به شناخت کامل جعبه فرمان را با تمام جزئیات داریم. در این مقاله به جزئیات این قطعه، انواع و وظایف آن را در سیستم فرمان خواهیم پرداخت.
یکی از مهم‌ترین سیستم‌ها برای کنترل و هدایت خودرو، سیستم فرمان است. سیستم چرخش فرمان خودرو در فرمان‌های قدیمی، از ساختار بسیار سادهای متشکل شده و حتی می‌توانیم آن را متشکل از چند میله و چرخدنده ساده بدانیم. زمانی که شما فرمان خودرو را روبه‌روی خود می‌چرخانید، این چرخش از طریق اتصال‌های مربوطه به حرکت افقی تبدیل و به همین ترتیب موجب پیچیدن لاستیک‌های خودرو و فرمان‌پذیری آن میشود.
سیستم‌های پیشین فرمان، جزئیات آنچنانی نداشتند؛ به همین‌دلیل، معمولا فشار گردش چرخ و لاستیک‌ها به آسانی درون فرمان و خستگی دست راننده احساس می‌شد. در این سیستم‌ها، چرخها صرفا با نیرویی هدایت می‌شوند که راننده به فرمان خودرو وارد میکند؛ به همین دلیل، به سیستم فرمان دستی نیز معروف است.
سیستم فرمان برای منتقل کردن نیروی دست راننده به چرخ‌های فرمان‌پذیر نیاز به غربیلک فرمان، ستون فرمان، جعبه فرمان، مکانیزم و اهرم‌بندی فرمان دارد. با پیشرفت فناوری و تکنولوژی در صنعت خودروسازی، فرمان‌های هیدرولیکی و الکتریکی هم در خودروها شایع شده‌اند. فرمان‌های جدید منجر به راحتی بیشتر راننده‌ها و افزایش قابلیت بهتر پارک کردن و پایداری خودروها شده‌اند.
سیستم فرمان وظیفه انتقال چرخش دست راننده به چرخها را برعهده دارد و این سیستم متشکل از این قطعات است:
۱. غربیلک فرمان
غربیلک فرمان قابل لمس‌ترین قطعه در سیستم فرمان است که چرخش دست راننده را به ستون یا همان میل فرمان انتقال می‌دهد. همچنین، غربیلک کاربردی دیگر نیز دارد و آن هم افزایش گشتاور اعمالی است که راننده به غربیلک اعمال میکند. هر چقدر قطر غربیلک افزایش بیابد، گشتاور اعمالی نیز افزایش پیدا خواهد کرد. در خودروهای جدید، غربیلک فرمان قابلیت تغییر ارتفاع و زاویه را هم دارد.
۲. ستون (میل) فرمان
میل فرمان که با نام ستون فرمان نیز شناخته میشود؛ رابط بین غربیلک و جعبه فرمان است و چرخش غربیلک را به جعبه فرمان انتقال می‌دهد. ستون فرمان شکلی خرطومی دارد؛ به‌همین‌دلیل، بسیار انعطاف‌پذیر است و همین ویژگی باعث افزایش ایمنی راننده در هنگام تصادف میشود؛ زیرا در غیر این صورت، ممکن است هنگام تصادف، میل‌فرمان به داخل کابین وارد شود و به راننده آسیب شدید بزند.
۳. جعبه فرمان
جعبه فرمان را شاید بتوان مهم‌ترین قطعه در سیستم فرمان دانست که سه وظیفه بسیار مهم برعهده دارد:
۴. پیتمن
پیتمن یا بازوی پیتمن که با نام محور هزارخاری فرمان نیز معروف است روی شفت خروجی جعبه فرمان نصب میشود و حرکت دَوَرانی شفت را به حرکت زاویه‌ای تبدیل میکند. انتهای پیتمن نیز به واسطه سیبک به میله درگ متصل میشود.
۵. میله درگ
میله درگ رابطی بین پیتمن و شغال‌دست است.
۶. شغال‌دست و سگ‌دست
دلیل نام‌گذاری این دو قطعه به‌دلیل شکل ظاهری آنها است. با حرکت شغال‌دست، سگ‌دست نیز می‌چرخد و در‌نهایت چرخها نیز تغییر جهت می‌دهند.
همانطور که ذکر شد جعبه فرمان اهمیت بسیار زیادی در سیستم فرمان دارد، شرکت‌های سازنده تحقیقات بسیاری در این زمینه انجام داده و چند نوع مختلف جعبه فرمان طراحی و تولید کرده‌اند. جعبه‌فرمان‌ها به صورت کلی به دو دسته تقسیم‌بندی می‌شوند.
جعبه فرمان اصلی‌ترین قسمت سیستم هدایت و کنترل خودرو است و ضمن انتقال گشتاور دست راننده به چرخ‌های خودرو، فرآیند افزایش این گشتاور را هم انجام می‌دهد. جعبه فرمان بر روی کابین خودرو متصل میشود و گشتاور و دَوَران فرمان را با کمک مفصل‌ها و سیبک‌های سیستم فرمان به سگ‌دست انتقال می‌دهد. این قسمت از سیستم فرمان از انواع مختلفی متشکل شده و هر نوع، از اجزای به خصوصی تشکیل شده‌است؛ ولی وظایف جعبه فرمان برای همه‌ی نوع‌های آن یکسان است و تغییری نمی‌کند. این وظایف عبارت‌اند از:
به این نکته توجه کنید که، هر اندازه کیفیت خدمات جعبه فرمان بیشتر باشد، کنترل فرمان برای راننده راحت و نرم‌تر است؛ اما در‌عین‌حال، اساس طرز کار همه انواع جعبه فرمان مشابه است.
به همین دلیل، زمانی که راننده غربیلک فرمان را می‌چرخاند، این گشتاور و حرکت دَوَرانی به جعبه فرمان انتقال میشود. جعبه فرمان حرکت دَوَرانی غربیلک را به حرکت خطی تبدیل و ازطریق اهرم‌بندی فرمان یا شغال‌دست‌های چپ و راست به سگ‌دست انتقال می‌دهد. سگ‌دست بر روی سیبک‌ها به داخل یا خارج می‌چرخد و این حرکت سبب پیچیدن چرخها به چپ یا راست میشود.
جعبه فرمان بر‌‌‌اساس کیفیت عملکرد، که اینها عبارت‌اند از میزان افزایش گشتاور، نحوه افزایش آن و درصد راحتی راننده در فرمان‌دادن و کنترل خودرو به دو دسته (مکانیکی و با نیروی کمکی) و این دو دسته خود به انواع و زیرمجموعه‌های دیگری تقسیم می‌شوند. همچنین، قطعات اصلی این دو دسته تفاوت‌های بسیاری دارند.
جعبه فرمان مکانیکی
فرمان مکانیکی متشکل از مجموعه‌ای که شامل دنده‌ها و مکانیزم‌ها هستند، است که، در جعبه‌ای به نام جعبه فرمان قرار گرفته است. این نوع جعبه فرمان از سیستم سادهای برخوردار است و در گذشته از آن استفاده می‌شد، عمل افزایش گشتاور دست راننده و انتقال آن به چرخها را تنها با مجموعه‌ای از چرخ‌دنده‌ها و بازوها انجام می‌دهد. در سیستم‌های فرمان مجهز به جعبه فرمان مکانیکی، تنها منبع انرژی سیستم نیروی دست راننده است. این امر برای راننده خستگی ناشی از صرف نیروی زیاد برای کنترل و حرکت غربیلک را ایجاد میکند.
جعبه فرمان با نیروی کمکی
در این نوع از جعبه فرمان، نیروهای هیدرولیکی یا الکتریکی به یاری قطعات مکانیکی می‌آیند تا نیروی گشتاور دست راننده افزایش دهند را که با غربیلک به جعبه فرمان منتقل شده است؛ بنابراین با کاهش سختی و خشکی فرمان، رانندگی راحت‌تری را به راننده نوید می‌دهند. درادامه، این دو دسته، اجزا، تقسیم‌بندی و مزایا و معایب هرکدام را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
جعبه فرمان‌های مکانیکی نسبت به دیگر جعبه فرمان‌های امروزی کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد و حتی عموما پیشرفته‌ترین آنها نیز به‌نوعی به سیستم نیروی کمکی تجهیز می‌شوند. برخی از آنها نیز کاملا در صنعت خودروسازی به‌دست فراموشی سپرده شده‌اند. مدل‌های مختلف جعبه فرمان مکانیکی اجزای متفاوتی دارند و تنها در برخی قطعات مانند پوسته جعبه فرمان با هم مشترک هستند. انواع جعبه فرمان‌های مکانیکی بدین‌ترتیب هستند:
۱. جعبه فرمان حلزونی انگشتی
جعبه فرمان حلزونی انگشتی که جزو ساده‌ترین‌ها در بین انواع دیگر در مکانیکی‌ها است؛ زیرا از یک پوسته جعبه به شکل مربع و قطعاتی به اسم‌های انگشتی و حلزونی بهره‌مند است. انتقال حرکت از غربیلک به چرخها و تغییر دَوَران آن به خطی به‌واسطه‌ی این دو قطعه انجام می‌گیرد. این نوع جعبه‌دنده به‌دلیل معایب بسیار سال‌های زیادی است که از چرخ تولید خودروسازی خارج شده است و دیگر استفاده نمی‌شود.
۲. جعبه فرمان حلزونی با دنده تاج‌خروسی
در این نوع جعبه فرمان، از قطعه‌ای دندانه‌دار به نام تاج‌خروسی که شباهت بسیاری به تاج خروس نیز دارد، به‌جای انگشتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و انتقال حرکت مارپیچ که بر غربیلک متصل است، به سمت حلزونی و میل فرمان‌ها با آن صورت می‌گیرد. اگرچه جعبه فرمان مربع‌شکل حلزونی با دنده تاج‌خروسی از مدل حلزونی انگشتی پیشرفته‌تر است، اما همچنان معایب زیادی نیز دارد؛ به همین دلیل، به سرنوشت مدل حلزونی انگشتی دچار شد و در بین قطعات از دور خارج‌شده قرار گرفت.
۳. جعبه فرمان حلزونی غلتکی
جعبه فرمان حلزونی غلتکی هم به جعبه فرمان حلزونی با دنده تاج‌خروسی متشابه است، اما با این تفاوت که در آن غلتک جای دنده تاج‌خروسی را می‌گیرد. غلتک این نوع جعبه فرمان نیز باعث نشد تا از معایب مدل‌های قبلی بی‌بهره بماند؛ بنابراین، این جعبه فرمان چند سالی است که جزو از رده خارج‌ها است.
۴. جعبه فرمان ساچمه‌ای با دنده تاج‌خروسی
در این مدل جعبه‌دنده یک چرخدنده تاج‌خروسی و یک دنده تاج‌خروسی به صورت مخروط در کنار هم قرار گرفته و به‌کار می‌روند. این جعبه فرمان از جمله جعبه فرمان‌های مکانیکی است که در صنعت خودروسازی، به‌خصوص خودروهای سنگین همچنان استفاده میشود اما باز هم به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند. قطعات اصلی آن را ساچمه‌ها، مهره انتقال، دنده تاج‌خروسی، شفت خروجی و پیچ تنظیم هستند.
به همین دلیل، ساچمه و لوله‌های مسیر گردش آنها جای حلزونی را می‌گیرند. لوله‌های مسیر گردش ساچمه‌ها به دور پیچ‌های مارپیچی می‌پیچند بدین ترتیب عملکرد این جعبه‌دنده با حرکت چرخشی مارپیچ فرمان آغاز میشود. این حرکت به ساچمه‌ها که دور مارپیچ چرخیده‌اند، انتقال می‌یابد و بعد با ساچمه‌ها تبدیل به حرکت خطی میشود. این تبدیل دقیقا به‌کمک دنده‌های روی دیواره مهره انتقال انجام میشود که بین ساچمه‌ها، مارپیچ و دنده تاج‌خروسی قرار گرفته است. حرکت خطی نیز به‌واسطه دنده تاج‌خروسی به شفت خروجی و سپس بازوی هزارخار فرمان و در آخر میل فرمان می‌رسد. پیچ تنظیم هم در این سیستم، وظیفه تنظیم لقی فرمان را برعهده دارد. این نوع جعبه فرمان مزایایی دارد که باعث شده همچنان استفاده شود؛ مزایای این جعبه فرمان عبارت‌اند از :
اصطکاک کمتر قطعات این نوع جعبه فرمان کار را برای راننده راحت‌تر میکند و نیروی کمتری از او برای چرخش غربیلک می‌گیرد. درضمن، این خصوصیت به کاهش سایش و خوردگی قطعات و درنتیجه افزایش لقی فرمان منجر میشود و احتمال خلاصی آن را کاهش می‌دهد؛ اما معایب این نوع جعبه نیز نباید نادیده گرفته شود. این معایب عبارت‌اند از:
۵. جعبه فرمان دندهشانهای
جعبه فرمان دندهشانهای شایع‌ترین نوع از جعبه فرمان مکانیکی است که همچنان هم از استفاده میشود و به جعبه فرمان کشویی که به انگلیسی Rack & Pinion نام دارد؛ نیز معروف است. دلیل اصلی استفاده آن سبک‌بودن و فضای کمی است که این جعبه فرمان اشغال میکند.
پوسته جعبه فرمان در این نوع به یک سیلندر فلزی تبدیل میشود. قطعات آن شامل بست اتصال، پوسته، بازوی فرمان، پیچ و مهره‌های تنظیم لقی، گردگیر، پینیون، یاتاقان پینیون و دندهشانهای است. پینیون و دندهشانهای که رک هم نامیده میشود، اصلی‌ترین اجزای این نوع جعبه فرمان هستند.
درواقع پینیون که با مارپیچ فرمان در ارتباط است، حرکت چرخشی غربیلک را از مارپیچ فرمان ی‌گیرد و با درگیر‌کردن دنده‌های خود با دنده‌های شانه‌ای، این دَوَران را به حرکت عمودی تبدیل میکند. پینیون و دندهشانهای به‌صورت عمود بر هم قرار گرفته‌اند و هر دو فرمی دندانه‌دار دارند. دندهشانهای و اهرم عرضی و پینیون اهرم عمودی این سیستم هستند. این نوع جعبه‌دنده نیز مزایایی درمقایسه‌با جعبه‌دنده ساچمه‌ای دارد که استفاده از آن را رایج‌تر کرده است. این مزایا عبارت‌اند از:
البته جعبه فرمان دندهشانهای در مزیت‌هایی مانند اصطکاک کمتر، درصد استهلاک کمتر، قابلیت ارتقای بازده و قابلیت تجهیز به سیستم توان کمکی مشترک است. معایب این سیستم نیز عبارت‌اند از:
جعبه فرمان‌های با نیروی کمکی، راحتی و آسایش راننده را بیشتر از مکانیکی تأمین میکنند و نیروی زیادی از او برای به‌حرکت‌درآوردن غربیلک نمی‌گیرند؛ بلکه نیروی کمکی از نوع هیدرولیکی یا الکتریکی در جعبه فرمان به‌کمک راننده می‌آید. نرمی این سیستم‌های مجهز به این نوع جعبه فرمان هنگام پارک خودرو و فرمان‌گرفتن‌های تیز بیشتر حس میشود. این دسته جعبه فرمان‌ها هم همانند انواع مکانیکی، زیرمجموعه‌ها و انواع مختلفی دارند و هریک از این انواع هم اجزای مختص خودشان را در‌اختیار می‌گیرند. درادامه، انواع جعبه فرمان با نیروی کمکی را معرفی می‌کنیم.
۱. جعبه فرمان هیدرولیکی
در جعبه فرمان‌های از نوع هیدرولیک، از فشار هیدرولیکی پمپ هیدرولیک برای یاری به حرکت چرخدنده و کاهش نیروی دست راننده استفاده میشود که این پمپ نیز نیروی موردنیاز خود را از تسمه و پولی از میل‌لنگ دریافت میکند. جعبه فرمان هیدرولیکی اولین نوع جعبه فرمان کمکی و شایع‌ترین آنها است.
در این نوع از جعبه فرمان که ساختاری شبیه به جعبه فرمان مکانیکی دندهشانهای دارد، از فشار هیدرولیکی برای به‌حرکت در آوردن دندهشانهای کمک گرفته میشود تا راننده نیروی کمتری برای چرخاندن غربیلک به‌کار گیرد؛ بنابراین، به سیستم جعبه فرمان دندهشانهای مکانیکی تجهیزاتی جهت ایجاد فشار اضافه میشود. این تجهیزات قطعات زیر را شامل میشود:
در این سیستم فرمان، پمپ نیروی دَوَرانی و چرخشی خود را از طریق تسمه از پیشرانه دریافت میکند و روغن را با فشاری معادل با هفتاد بار روانه لوله‌های فشار قوی یا همان لوله‌های رفت میکند. این لوله‌ها روغن را با همان فشار به پشت شیر یا سوپاپ هیدرولیک سیستم منتقل میکنند. سوپاپ هیدرولیک سوراخ‌هایی دارد که با چرخش فرمان به راست یا چپ، تعدادی از آنها باز می‌شوند.
به همین دلیل، هدایت روغن به‌سمت چپ یا راست جک هیدرولیک کنترل میشود. ورود روغن با فشار به هر سمت جک، باعث حرکت راحت‌تر فرمان میشود. سپس، روغن مجددا از جک عبور میکند و به‌سمت لوله‌های برگشت یا فشار ضعیف می‌رود و به مخزن برمی‌گردد. جعبه فرمان هیدرولیک مزایای دیگری به‌جز نرمی بیشتر فرمان دارد که موجب استفاده بیشتر از آن میشود؛ ازجمله:
فرمان‌های هیدرولیکی درصورت ثابت‌بودن غربیلک، به فعالیت خود ادامه می‌دهد؛ که درصورت حرکت خودرو در مسیر مستقیم، اگر راننده دستش را از روی غربیلک بردارد، خودرو به حرکت مستقیم خود ادامه می‌دهد و جهت غربیلک تغییر نخواهد کرد. این امر باعث هدر رفتن زیادی انرژی میشود؛ بنابراین، با وجود تمام مزایای گفته‌شده جعبه فرمان هیدرولیکی نیز مانند بسیاری فناوری‌های روز از معایبی رنج می‌برد. معایب اصلی این جعبه فرمان عبارت‌اند از:
۲. جعبه فرمان الکتروهیدرولیکی
وجود برخی معایب سازندگان فرمان خودرو را بر آن داشت تا به‌دنبال سیستم‌های بهتر و مفیدتری بگردند و آنها را جایگزین سیستم هیدرولیکی کنند یا سیستم هیدرولیکی را بهبود بخشند. یکی از سیستم‌های ارائه‌شده در سال‌های اخیر، فرمان الکتروهیدرولیکی (EHPS) است که در آن به‌جای استفاده از نیروی پیشرانه خودرو، یک موتور الکتریکی به پمپ هیدرولیک اضافه و درنتیجه فرمان از پیشرانه خودرو مستقل میشود.
از آنجایی که مهندسان مکانیک همواره در حال تلاش برای ارائه فناوری‌های جدیدتر در خودروها و رفع معایب فناوری‌های به‌کار‌گرفته‌شده‌ی قبلی هستند، جعبه فرمان الکتروهیدرولیکی جایگزین جعبه فرمان‌های هیدرولیکی میشود تا معایب آنها را پوشش بدهد.
این جعبه فرمان نوع عملکردش شبیه به جعبه فرمان‌های هیدرولیکی است، با این تفاوت که پمپ در این سیستم نیروی خود را از پیشرانه دریافت نمی‌کند؛ پس بنابراین، کاهش توان پیشرانه را هم به همراه نخواهد داشت. قطعه‌ای که به این سیستم با هدف تأمین نیروی پمپ اضافه میشود، یک موتور الکتریکی است که دقیقا پشت پمپ قرار می‌گیرد. این پمپ که جایگزین تسمه هیدرولیک میشود، فضای کمتری هم درمقایسه با آن اشغال میکند.
همچنین، گاهی حسگر سنجش سرعت و ECU کوچک کنار جعبه فرمان آماده میشود تا با بررسی و پایش سرعت خودرو، فشار روغن هیدرولیک تنظیم شود. این عمل باعث میشود در سرعت‌های سریع، فشار هیدرولیک کاهش یابد و کنترل فرمان با نیروی بیشتری صورت بگیرد و برعکس که افزایش پایداری خودرو را در سرعت‌های سریع‌تر به‌دنبال دارد. نکته مهم اینکه موتور الکتریکی در این سیستم، معضل کاهش توان پیشرانه و افزایش مصرف سوخت را مرتفع می‌سازد؛ اما معضل فعال‌بودن مداوم سیستم هیدرولیک در آنها همچنان پابرجا است.
در این نوع فرمان، هرچند مستقل‌بودن از پیشرانه خودرو تحقق یافته، مشکل دائمی‌بودن عملکرد سیستم هیدرولیکی، یعنی حالت مرکز آزاد، هنوز پابرجا است. به‌عبارت‌دیگر، باید وضعیتی را تدارک دید که سیستم فقط وقتی عمل کند که گشتاوری به فرمان وارد میشود، نه همیشه.
۳. جعبه فرمان الکتریکی
فرمان الکتریکی (EPS) همانند نوع هیدرولیکی عمل میکند؛ ولی از لحاظ ساختار، ساختاری متفاوت دارد. امروزه با توجه به مزایای متنوعی که خودروهای فرمان برقی درمقایسه با خودروهای مجهز به فرمان‌های هیدرولیکی و مکانیکی، بیشتر خودروسازان به استفاده از این سیستم روی آورده‌اند تا جایی که در سال ۲۰۰۷ بیش از ۶۰ درصد خودروهایی که در اروپا به فروش رفتند، سیستم فرمان برقی داشتند.
توان کمکی این نوع جعبه فرمان که به‌کمک نیروی دست راننده می‌رود و آن را تکمیل میکند، یک موتور الکتریکی است. درواقع، در این سیستم یک موتور الکتریکی جایگزین نیروی روغن هیدرولیک و اجزای تأمین‌کننده این نیرو میشود. این سیستم که در حال رواج روزافزون در بین خودروسازان است، آخرین و جدید‌ترین فناوری جعبه فرمان به‌شمار می‌رود.
در این نوع جعبه فرمان، بخش‌هایی مانند مخزن، پمپ، شیر و لوله‌های هیدرولیک حذف و مجموعه‌ای شامل موتور الکتریکی با جریان مستقیم و حسگر گشتاور و ECU اضافه میشود. ساختار اصلی جعبه فرمان که این بخش‌ها به آن اضافه میشود، دندهشانهای است. موتور الکتریکی و حسگر گشتاور و ECU در این سیستم روی ستون فرمان نصب می‌شوند.
سیستم برقی بخشی است که در بیرون جعبه فرمان به آن اضافه میشود. درون سیلندر نیز شفت موتور الکتریکی و پتانسیومتر و غلاف قرقره‌ای اجزایی هستند که به جعبه فرمان دندهشانهای اضافه می‌شوند و آن را به جعبه فرمان با نیروی کمکی تبدیل میکنند. برای شروع به کار این سیستم با چرخش غربیلک فرمان، سیستم برقی آن فعال میشود و ضمن تولید توان کمکی لازم، نیرو را به میل‌فرمان منتقل میکند. میل‌فرمان نیز این چرخش و توان را به پینیون می‌رساند.
مزایای فرمان برقی
از جمله مزایای سیستم فرمان الکتریکی می‌توان به افزایش سرعت و عملکرد بهتر فرمان و حفظ تعادل خودرو در انحراف‌ها اشاره کرد که منجر به فرمان‌پذیری آسان‌تر آن، به‌خصوص هنگام پارک کردن خودرو بشود و با‌‌‌توجه به ارتباط مدار الکتریکی با حسگرها و ECU، این سیستم بسیار سریع و هوشمندانه عمل میکند. از مزایای سیستم فرمان برقی درمقایسه‌با فرمان هیدرولیک می‌توان بهبود و کاهش مصرف سوخت خودرو که حدودا ۵ درصداست و تقویت فرمان در سرعت‌های کُند و کاهش قدرت فرمان در سرعت‌های سریع را اشاره کرد.
در سیستم فرمان برقی، تنها هنگامی که فرمان می‌چرخد، انرژی مصرف میشود؛ در‌حالی که در سیستم فرمان هیدرولیک، پمپ هیدرولیک صرف نظر از چرخش فرمان، به‌صورت دائمی کار میکند و حدود پنج اسب‌بخار از توان خودرو را صرف تولید دبی و پمپاژ دائمی روغن هیدرولیک در مدار میکند و همچنین حداکثر قدرت فرمان هیدرولیک در سرعت‌های سریع است که بیشترین دبی ازطریق پمپ تولید میشود؛ درحالی‌که در سرعت‌های سریع کمترین نیرو برای چرخش فرمان موردنیاز است.
وزن خودرو نیز در سیستم فرمان برقی به‌دلیل حذف اتصالات هیدرولیک، پمپ، پولی و… حدود چهار تا شش کیلوگرم کمتر از خودرو مجهز به سیستم فرمان هیدرولیک است، میشود. همچنین، حذف روغن هیدرولیک و چرخش‌‌ناپذیربودن این روغن باعث کاهش اثرهای مخرب زیست‌محیطی آن میشود و مشکلات ناشی از ایرادهای مربوط به نشتی‌های روغن از اتصالات نیز در این سیستم برطرف شده است.
سیستم جعبه فرمان برقی که جدیدترینه نوع خودش است، مزایای بسیاری زیادی دارد. برخی از این مزایا عبارت‌اند از:
یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های این سیستم با جعبه فرمان‌های هیدرولیکی و الکتروهیدرولیکی، مصرف انرژی فقط در زمان چرخش غربیلک است. این امر در جلوگیری از هدررفت انرژی تأثیر بسیار زیادی دارد. این جعبه فرمان نیز با وجود جدید و جوان‌بودن، همچنان معایبی دارد که باید مرتفع شود. هرچند این معایب درمقایسه‌با دیگر انواع جعبه فرمان کمتر هستند؛ اما به‌نوبه خود از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. این معایب عبارت‌اند از:
سیستم فرمان استفاده شده در بسیاری از خودروهای مدرن، سیستم فرمان دندهشانهای که به انگلیسی rack and pinion است. سیستم فرمان دندهشانهای اجزای مختلفی از جمله چهارشاخه فرمان، محورهای اصلی و میانی را شامل میشود و در مرکز آن جعبه فرمان یا جعبه‌دنده فرمان قرار دارد.
این واحد مرکزی است که با استفاده از غربیلک و ستون فرمان، ورودی را از راننده دریافت میکند و سیگنال مکانیکی به میله‌ها و محورهای فرمان می‌فرستد تا چرخش‌های نرم و کارآمد خودرو را به چپ و راست کامل کند. با این‌حال، بعضی اوقات شانه‌ای فرمان یا همان جعبه فرمان فرسوده میشود. سرویس سریع و کارآمد برای تعمیر این قطعه مهم می‌تواند به‌معنای تفاوت بین ناراحتی جزئی و تعمیر اساسی مکانیکی باشد.
جعبه فرمان در واقع قلب سیستم فرمان خودرو است و درصورت فرسودگی یا خرابی کامل آن، هدایت وسیله نقلیه به‌خطر می‌افتد. اگر این اتفاق در هنگام رانندگی رخ دهد، ممکن است بسیار خطرناک باشد. به‌همین‌دلیل و بسیاری دلایل دیگر، آگاهی از علائم هشداردهنده معیوب‌شدن جعبه فرمان می‌تواند در هزینه و زمان صرفه‌جویی کند و احتمال تصادف را کاهش بدهد. در اینجا، ما چند علامت یا علائم هشداردهنده‌ای که وجود دارد را ذکر کرده‌ایم که به راننده هشدار می‌دهد مشکلی احتمالی در جعبه فرمان خودرو یا دندهشانهای ایجاد شده است. این علائم عبارت‌اند از:
۱. فرمان بسیار سفت است
سیستم‌های فرمان دندهشانهای امروزی با واحد فرمان برقی پشتیبانی می‌شوند که با استفاده از فشار هیدرولیک، کنترل آسان و سریع غربیلک فرمان را ممکن می‌سازد. زمانی که فرمان سفت یا پیچ‌خوردن آن سخت‌تر از حد معمول باشد، معمولا به‌دلیل افزایش گرمای بیشتر دندهشانهای یا جعبه فرمان یا از‌دست‌دادن فشار هیدرولیک واحد فرمان برقی است.
به هر حال ، مشکلی است که برطرف نمی‌شود و باید در اسرع وقت مکانیک ماهر آن را بررسی کند. بعضی اوقات کار به‌سادگی پیش می‌رود و مکانیک می‌تواند با افزودن روغن بیشتر یا تنظیم جزئی جعبه فرمان، این مشکل را حل کند و طول عمر جعبه فرمان خودرو را افزایش بدهد.
۲. نشت روغن از جعبه فرمان
همان طور که ذکر شد، بعضی اوقات سفت بودن فرمان با کاهش در قدرت فرمان خود را مشخص و نشان می‌دهد. با این حال، از آنجایی که جعبه فرمان هیدرولیک است، سطح روغن هیدرولیک کم نمی‌شود؛ از قضا اینکه نشتی در جایی از سیستم رخ دهد. هنگامی که روغن هیدرولیک از جعبه فرمان شروع به نشت کردن بکند، به این دلیل است که قطعه‌ای شل شده یا واشری شکسته یا سایر مشکلات مکانیکی باعث نشتی شده است و باید این عیب در اسرع وقت برطرف شود.
انجام ندادن این کار باعث میشود در دنده شانه‌ای فرمان یا جعبه فرمان حرارت اضافی ایجاد کند و به‌طور بالقوه چرخ‌دنده‌ها و سایر قطعات را بشکند و به تصادف منجر شود. نشت روغن هیدرولیک فرمان را می‌توان با بوی آن (معمولا بوی روغن سوخته) از سایر مایعات متمایز کرد. همچنین معمولا رنگ قرمز یا صورتی دارد و از قسمت پشتی پیشرانه خودرو می‌چکد. درصورت مشاهده این نوع مایع در زیر خودرو، می‌بایست در اسرع وقت به مکانیک مراجعه کنید تا مکانیک نشتی را بررسی کند و قبل از اینکه نشتی باعث آسیب بیشتر به خودرو شود، آن را تعمیر کند و مشکل را برطرف کند.
۳. صدای گوش‌خراش هنگام فرمان‌گیری
خرابی و ایراد در جعبه فرمان معمولا به دلیل از دست رفتن روان‌کاری و سرویس مناسب ایجاد میشود. گرمای اضافی منجر به تماس فلز با فلز میشود؛ به همین دلیل، هنگام چرخاندن غربیلک به چپ یا راست، صدای گوش‌خراش و تیزی ایجاد میکند. اگر هم زمان بپیچید و به دست‌انداز هم برخورد کنید (مانند زمانی که به جاده داخل میشود)، واقعا می‌توانید متوجه این صدا شوید. اگر هنگام چرخاندن به چپ یا راست متوجه این صدای تیز شدید، می‌بایست با مکانیک تماس بگیرید تا درصورت لزوم به سرعت عیب جعبه فرمان را تشخیص دهد یا برخی قطعات معیوب را تعویض و تعمیر کند.
۴. بوی روغن سوخته
یکی دیگر از علائم هشداردهنده در زمان خرابی جعبه فرمان،حس کردن بوی روغن سوخته از وسیله‌ی نقلیه است. از آنجا که روغن هیدرولیک فرمان بوی روغن سوخته می‌دهد، بوی قوی روغن سوخته هنگام گرم شدن جعبه فرمان به وجود خواهد آمد. در این صورت، بلافاصله وسیله نقلیه خود را متوقف و مکانی امن برای پارک خودرو پیدا کنید و در اسرع وقت با مکانیک تماس بگیرید. تداوم رانندگی هنگام گرم‌شدن بیشازحد جعبه فرمان، ممکن است به آتش‌سوزی و آسیب‌های فاجعه‌بار منجر شود.
جعبه فرمان یکی از اجزای ضروری برای عملکرد نرم فرمان در هر خودرو مجهز به سیستم فرمان دندهشانهای است. درصورت مشاهده هریک از علائم هشداردهنده یادشده، در اسرع وقت با مکانیک ماهر محلی تماس بگیرید تا او بتواند آسیب‌های واردشده را تشخیص دهد و تعمیرشان کند.
در این بخش به‌سراغ عیب‌یابی سیستم فرمان خودرو می‌رویم. دلیل هر عیب در مقابل آن گفته شده و نحوه برطرف‌کردن عیب هم در پرانتز آمده است.
۱. خلاصی زیاد در دستگاه فرمان
۲. سفتی فرمان
۳. گیج‌بودن فرمان خودرو
۴ .خودرو در حالت عادی رانندگی به یک سمت کشیده میشود
۵. خودرو در موقع ترمز‌کردن به یک سمت کشیده میشود
۶. چرخ جلو در سرعت کم لرزش دارد
۷. چرخ‌های جلو در سرعت‌های زیاد ناپایدار است (لرزش در سرعت زیاد)
۸. پس زدن فرمان
۹. تایرها در سر پیچ‌ها صدا تولید میکنند
۱۰. رانندگی خشن و سخت
۱۱. ساییدگی نادرست تایرها
۱۲. کج‌شدن خودرو در سر پیچ‌ها
ما در این مقاله به مبحث سیستم فرمان و جعبه فرمان پرداختیم و به سوال‌هایی همانند اجزای سیستم فرمان،وظیفه‌ی آن، چیستی جعبه فرمان، عیب یابی در سیستم فرمان و … پرداختیم. شما می‌توانید اجزای سیستم فرمان و دیگر قطعات خودرو همچون سیبک و … را از فروشگاه اختصاصی آریا کیان سپهر تهیه کنید.
تبریز، کیلومتر ۵ جاده تبـریز-تهـــران
کوچه صنعت سوم، کوچه اول شرقی
کد پستی: ۵۱۵۹۱۳۴۱۳۴