جعبه فرمان در خودرو چیست؛ آشنایی با وظایف و انواع آن

ساده‌ترین چیزی که احتمالا همه ما از کودکی درباره‌ رانندگی می‌دانیم، آن است که فرمان وسیله هدایت خودرو به‌شمار می‌رود؛ اما برای اینکه راننده بتواند با فرمان مسیر خودرو را کنترل و هدایت کند، نیازمند همکاری اجزای مختلفی از سیستم بزرگی است که شاهد آن نیستیم. این سیستم را سیستم فرمان خودرو می‌نامند. سیستم مذکور ضمن انتقال نیروی چرخش فرمان، جهت حرکت آن را نیز به چرخ‌ها منتقل و بدین‌ترتیب مسیر حرکت خودرو را مشخص می‌کند.

سیستم فرمان نیز مانند سایر بخش‌های فنی خودرو، تاکنون پیشرفت فراوانی کرده و اجزای آن تغییرات زیادی کرده‌اند. یکی از اجزای اصلی سیستم فرمان، جعبه فرمان است که عمده تنوع سیستم به آن بستگی دارد. درواقع نوع جعبه‌ فرمان است که نوع این سیستم را تعیین می‌کند؛ بنابراین، برای شناخت کامل سیستم فرمان، نیاز به شناخت جعبه فرمان با تمام جزئیات داریم. در این مقاله با بررسی جزئیات این قطعه، انواع و وظایف آن را در سیستم فرمان توضیح می‌دهیم.

وظیفه سیستم فرمان چیست؟

جعبه فرمان چیست؟

وظایف جعبه فرمان در خودرو

انواع جعبه فرمان

علائم خرابی جعبه فرمان

عیب‌یابی سیستم فرمان خودرو

قیمت جعبه فرمان

یکی از مهم‌ترین سیستم‌ها برای کنترل و هدایت خودرو، سیستم فرمان است. سیستم چرخش فرمان خودرو به‌خصوص فرمان‌های قدیمی، ساختار بسیار ساده‌ای دارد و حتی می‌توانیم آن را متشکل از چند میله و چرخدنده ساده بدانیم. وقتی شما فرمان خودرو را روبه‌روی خود می‌چرخانید، این چرخش ازطریق اتصالات مربوطه به حرکت افقی تبدیل و به پیچیدن لاستیک‌های خودرو و فرمان‌پذیری آن منجر می‌شود.

سیستم‌های اولیه فرمان، جزئیات خیلی زیادی نداشتند‌؛ به‌همین‌دلیل، معمولا فشار گردش چرخ‌ها به‌راحتی درون فرمان و خستگی دست راننده احساس می‌شد. در این سیستم‌ها، چرخ‌ها صرفا با نیرویی هدایت می‌شوند که راننده به فرمان خودرو وارد می‌کند؛ ازاین‌رو، به آن‌ها سیستم‌ فرمان دستی هم می‌گویند.

سیستم فرمان برای انتقال نیروی دست راننده به چرخ‌های فرمان‌پذیر نیازمند به غربیلک فرمان، ستون فرمان، جعبه فرمان و مکانیزم و اهرم‌بندی فرمان است. با پیشرفت فناوری در صنعت خودروسازی، فرمان‌های هیدرولیکی و الکتریکی نیز در ساخت خودروها رایج شده‌اند. فرمان‌های جدید باعث راحتی بیشتر راننده‌ها و افزایش قابلیت بهتر پارک‌کردن و پایداری خودروها شده‌اند. 

سیستم فرمان وظیفه انتقال چرخش دست راننده به چرخ‌ها را برعهده دارد و از قطعات زیر تشکیل شده است: 

۱. غربیلک فرمان

غربیلک فرمان ملموس‌ترین قطعه در سیستم فرمان است که چرخش دست راننده را به ستون (میل) فرمان منتقل می‌‌کند. علاوه‌براین، غربیلک وظیفه دیگری نیز برعهده دارد و آن هم افزایش گشتاور اعمالی است که راننده به غربیلک اعمال می‌‌کند. هر چقدر قطر غربیلک افزایش یابد، گشتاور اعمالی نیز افزایش پیدا خواهد کرد. در خودروهای جدید، غربیلک فرمان قابلیت تغییر ارتفاع و زاویه نیز دارد و شرکت‌های سازنده حداکثر تلاش خود را برای راحتی راننده دارند.

۲. ستون (میل) فرمان

میل‌فرمان رابط بین غربیلک و جعبه فرمان است و چرخش غربیلک را به جعبه‌ فرمان منتقل می‌‌کند. ستون فرمان حالت خرطومی دارد؛ به‌همین‌دلیل، قدری انعطاف‌پذیر است و همین امر باعث افزایش ایمنی راننده در هنگام تصادف می‌‌شود؛ چراکه در‌غیر‌این‌صورت، ممکن بود هنگام تصادف، میل‌فرمان به داخل کابین وارد شود و به راننده آسیب بزند.

۳. جعبه‌ فرمان

جعبه‌ فرمان را شاید بتوان مهم‌ترین قطعه در سیستم فرمان دانست که سه وظیفه مهم برعهده دارد:

• افزایش گشتاور
• تغییر صفحه دَوَران غربیلک فرمان به صفحه مکانیزم فرمان
• تبدیل حرکت دَوَرانی به حرکت خطی

۴. پیتمن

پیتمن یا بازوی پیتمن یا محور هزارخاری فرمان روی شفت خروجی جعبه فرمان نصب شده است و حرکت دَوَرانی شفت را به حرکت زاویه‌ای تبدیل می‌‌کند. انتهای پیتمن نیز به‌واسطه سیبک به میله درگ اتصال می‌یابد.

۵. میله درگ

میله درگ رابط 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.

با‌‌‌توجه‌‌به آنکه 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 در حالت کلی به دو دسته تقسیم‌بندی می‌شوند.

• جعبه‌فرمان‌ مکانیکی: همان‌طورکه از اسم این نوع جعبه‌فرمان‌ نیز پیدا است، تنها اجزای مکانیکی هستند که چرخش دست راننده را به چرخ‌ها منتقل می‌‌کنند.
• جعبه‌فرمان‌ با توان کمکی: در این نوع جعبه‌فرمان‌، علاوه‌بر قطعات مکانیکی، تجهیزات الکتریکی و هیدرولیکی دیگری نیز موجود هستند که به افزایش گشتاور دست راننده کمک می‌‌کنند.

جعبه فرمان اصلی‌ترین قسمت سیستم هدایت و کنترل خودرو محسوب می‌شود و ضمن انتقال گشتاور دست راننده به چرخ‌ها، فرایند افزایش این گشتاور را نیز انجام می‌دهد. جعبه فرمان روی اتاق خودرو وصل می‌شود و گشتاور و دَوَران فرمان را به‌کمک مفصل‌ها و سیبک‌های سیستم فرمان به سگ‌دست منتقل می‌کند. این قسمت از سیستم فرمان انواع مختلفی دارد و هر نوع از اجزای مخصوصی تشکیل شده است؛ اما وظایف جعبه‌ فرمان برای همه انواع آن یکی است و تغییری نمی‌کند. این وظایف عبارت‌اند از:

• افزایش گشتاور و کاهش حرکت چرخشی و جا‌به‌جایی دَوَرانی دست راننده
• تغییر صفحه‌ دَوَران غربیلک فرمان به صفحه‌ مکانیکی فرمان
• تبدیل حرکت چرخشی و دَوَرانی غربیلک به حرکت خطی اهرم‌بندی فرمان

بدین‌ترتیب که وقتی راننده غربیلک فرمان را می‌چرخاند، این گشتاور و حرکت دَوَرانی به جعبه فرمان منتقل می‌شود. جعبه فرمان حرکت دَوَرانی غربیلک را به حرکت خطی تبدیل و ازطریق اهرم‌بندی فرمان یا شغال‌دست‌های چپ و راست به سگ‌دست منتقل می‌کند. سگ‌دست روی سیبک‌ها به داخل یا خارج می‌چرخد و این حرکت سبب پیچیدن چرخ‌ها به چپ یا راست می‌شود.

جعبه فرمان بر‌‌‌اساس کیفیت عملکرد، یعنی 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 از مجموعه‌ای شامل دنده‌ها و مکانیزم‌ها تشکیل می‌شود که در جعبه‌ای به نام جعبه فرمان قرار گرفته است. این نوع جعبه فرمان که ساده‌ترین سیستم را دارد و در گذشته 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 جعبه فرمان، نیروهای هیدرولیکی یا الکتریکی به‌کمک 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 بررسی می‌کنیم.

جعبه فرمان‌های مکانیکی امروزه کمتر استفاده می‌شوند 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 در بین انواع مکانیکی، ساده‌ترین جعبه فرمان موجود است؛ چراکه از یک پوسته‌ جعبه مربعی‌شکل و قطعاتی به نام‌های انگشتی و حلزونی بهره می‌برد. انتقال حرکت از غربیلک به چرخ‌ها و تغییر دَوَران آن به خطی به‌واسطه این دو قطعه صورت می‌گیرد. این نوع جعبه‌دنده به‌دلیل معایب بسیار سال‌های زیادی است که از چرخ تولید خودروسازی خارج شده است و استفاده نمی‌شود.

۲. جعبه فرمان حلزونی با دنده‌ تاج‌خروسی

در این نوع جعبه فرمان، از قطعه‌ای دندانه‌دار به نام تاج‌خروسی که شباهت به تاج خروس نیز دارد، به‌جای انگشتی استفاده می‌شود و انتقال حرکت مارپیچ که به غربیلک متصل است، به‌سمت حلزونی و میل‌فرمان‌ها با آن صورت می‌گیرد. اگرچه جعبه فرمان مربع‌شکل حلزونی با دنده‌ تاج‌خروسی از مدل حلزونی انگشتی پیشرفته‌تر است، همچنان معایب زیادی دارد؛ بنابراین، به سرنوشت مدل حلزونی انگشتی دچار شد و در بین قطعات از‌دور‌خارج‌شده قرار گرفت.

۳. جعبه فرمان حلزونی غلتکی

جعبه فرمان حلزونی غلتکی نیز شبیه نوع قبلی جعبه فرمان است، 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، چند سالی است که از رده خارج محسوب می‌شود.

۴. جعبه فرمان ساچمه‌ای با دنده‌ تاج‌خروسی

در این مدل جعبه‌دنده یک چرخ‌دنده‌ تاج‌خروسی و یک دنده‌ تاج‌خروسی به‌شکل مخروط در‌کنار‌هم به‌کار می‌روند. جعبه فرمان ساچمه‌ای ازجمله جعبه‌ فرمان‌های مکانیکی است که در صنعت خودروسازی، به‌خصوص خودروهای سنگین (هرچند به ندرت) همچنان استفاده می‌شود. قطعات اصلی آن را ساچمه‌ها، مهره انتقال، دنده تاج‌خروسی، شفت خروجی و پیچ تنظیم شامل می‌شود.

بدین‌ترتیب، ساچمه‌ها و لوله‌های مسیر گردش آن‌ها جای حلزونی را می‌گیرند. لوله‌های مسیر گردش ساچمه‌ها به دور پیچ‌های مارپیچی می‌پیچند. عملکرد این جعبه‌دنده با حرکت چرخشی مارپیچ فرمان آغاز می‌شود. این حرکت به ساچمه‌ها که دور مارپیچ چرخیده‌اند، منتقل و سپس با ساچمه‌ها تبدیل به حرکت خطی می‌شود. این تبدیل دقیقا به‌کمک دنده‌های روی دیواره مهره انتقال صورت می‌گیرد که بین ساچمه‌ها، مارپیچ و دنده‌ تاج‌خروسی قرار دارد. حرکت خطی نیز به‌واسطه دنده تاج‌خروسی به شفت خروجی و سپس بازوی هزارخار فرمان و درنهایت میل‌فرمان می‌رسد. پیچ تنظیم نیز در این سیستم، وظیفه تنظیم لقی فرمان را برعهده دارد. این نوع جعبه فرمان مزایایی دارد که باعث شده همچنان استفاده شود؛ ازجمله:

• اصطکاک کم در بین قطعات جعبه فرمان
• ایمنی بیشتر درمقایسه‌با مدل‌های قبلی
• استهلاک و حساسیت کمتر و نگه‌داری راحت‌تر
• امکان تجهیز آن به سیستم توان کمکی (هیدرولیکی یا الکتریکی)

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:

• وزن زیاد که به سنگین‌شدن نهایی خودرو و سیستم فنی آن منجر می‌شود.
• قیمت زیاد که هزینه تعمیرات آن را نیز افزایش می‌دهد.

۵. جعبه فرمان دنده‌شانه‌ای

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:

• قیمت کمتر که هزینه‌ تعمیرات آن را نیز کاهش می‌دهد.
• اشغال فضای کمتر که آن را برای خودروهای دیفرانسیل جلو مناسب می‌کند.
• وزن کمتر که این سیستم را برای خودروهای سبک مناسب می‌سازد.

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:

• محدودیت در افزایش گشتاور که میزان گشتاور را درمقایسه‌با نوع ساچمه‌ای کمتر افزایش می‌دهد.
• محدودیت در افزایش پایداری خودرو که در این مورد نیز جعبه‌ فرمان‌های ساچمه‌ای مکانیزم بهتری برای افزایش پایداری خودرو دارند.

جعبه فرمان‌های با نیروی کمکی، راحتی و آسایش راننده را بیشتر 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 سیستم‌های مجهز به این نوع جعبه فرمان هنگام پارک خودرو و فرمان‌گرفتن‌های تیز بیشتر به‌چشم می‌آید. این دسته جعبه‌ فرمان‌ها نیز مانند 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 هیدرولیک، از فشار هیدرولیکی پمپ هیدرولیک برای کمک 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 رایج‌ترین آن‌ها است.

در این جعبه فرمان که ساختاری مشابه جعبه فرمان مکانیکی ‌دنده‌شانه‌ای دارد، از فشار هیدرولیکی برای به‌حرکت‌درآوردن ‌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:

• پمپ هیدرولیکی که بیرون از جعبه فرمان و سیلندر آن قرار دارد و با غربیلک در ارتباط است.
• شیر هیدرولیکی که روی شفت ورودی جعبه فرمان و درکنار پوسته یا سیلندر جعبه فرمان نصب می‌شود.
• مخزن روغن که نزدیک به پمپ روغن تعبیه می‌شود.
• لوله‌های رفت‌و‌برگشت روغن که در فاصله جعبه فرمان و پمپ قرار دارند.
• جک هیدرولیک که در مسیر ورود‌و‌خروج روغن به جعبه فرمان قرار دارد.
• تسمه هیدرولیک که رابط پمپ و پیشرانه خودرو است.

در این سیستم، پمپ نیروی دَوَرانی و چرخشی خود را ازطریق تسمه از پیشرانه دریافت می‌کند و روغن را با فشاری معادل هفتاد بار روانه لوله‌های فشار قوی یا لوله‌های رفت می‌کند. این لوله‌ها روغن را با همان فشار به پشت شیر (سوپاپ) هیدرولیک سیستم منتقل می‌کنند. سوپاپ هیدرولیک سوراخ‌هایی دارد که با چرخش فرمان به راست یا چپ، تعدادی از آن‌ها باز می‌شوند.

بدین‌ترتیب، 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:

• کاهش نیروی دست راننده برای دَوَران غربیلک
• افزایش پایداری خودرو
• کاهش لرزش و ارتعاشات فرمان
• کاهش حساسیت فرمان در سرعت‌های سریع و کنترل راحت‌تر آن

فرمان‌های هیدرولیکی درصورت ثابت‌بودن غربیلک، به فعالیت خود ادامه می‌دهد؛ بدین‌ترتیب 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 نمی‌کند. این امر به هدررفت زیاد انرژی منجر می‌شود؛ بنابراین، با وجود تمام مزایای گفته‌شده جعبه فرمان هیدرولیکی نیز مانند بسیاری فناوری‌های روز معایبی دارد. معایب اصلی این جعبه فرمان عبارت‌اند از:

• گران‌‌بودن قیمت تمام‌شده‌ برای ساخت و هزینه‌ زیاد تعمیرات
• افزایش مصرف سوخت به‌دلیل دَوَران مداوم پمپ
• کاهش توان موتور به‌دلیل استفاده پمپ از نیروی پیشرانه
• نیاز به گشتاور بیشتر برای فرمان‌دادن به خودرو در زمان خاموش‌بودن پیشرانه
• استهلاک زیاد به‌دلیل فعال‌بودن مداوم پمپ بدون تأثیر در سرعت خودرو

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. 

ازآنجاکه مهندسان مکانیک همواره در حال تلاش برای ارائه‌ فناوری‌های جدیدتر در خودروها و رفع معایب فناوری‌های به‌کار‌گرفته‌شده هستند، جعبه فرمان الکتروهیدرولیکی جایگزین جعبه فرمان‌های هیدرولیکی می‌شود تا معایب آن‌ها را پوشش دهد.

این جعبه فرمان عملکردی مشابه جعبه فرمان‌های هیدرولیکی دارد، با این تفاوت که پمپ در این سیستم نیروی خود را از پیشرانه دریافت نمی‌کند؛ بنابراین، کاهش توان پیشرانه را به‌همراه 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 نیز درمقایسه‌با آن اشغال می‌کند.

همچنین، گاهی حسگر سنجش سرعت و ECU کوچک کنار جعبه فرمان تعبیه 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) مشابه نوع هیدرولیکی عمل می‌کند؛ ولی ازلحاظ ساختار متفاوت است. امروزه با‌‌‌توجه‌‌به مزایای متعدد خودروهای فرمان برقی در‌مقایسه‌با 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

ازجمله مزایای سیستم فرمان الکتریکی می‌توان به افزایش سرعت و عملکرد بهتر فرمان و حفظ تعادل خودرو در انحراف‌ها اشاره کرد که باعث فرمان‌پذیری آسان‌تر، به‌خصوص هنگام پارک خودرو می‌شود و با‌‌‌توجه‌‌به 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 (حدود ۵ درصد) و تقویت فرمان در سرعت‌های کُند و کاهش قدرت فرمان در سرعت‌های سریع‌ را نام برد.

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. 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 جدیدترین در نوع خود است، مزایای بسیاری دارد. برخی از این مزایا عبارت‌اند از:

• وزن خیلی کم
• هزینه نگه‌داری و تعمیر ارزان
• اشغال فضای کمتر از دیگر انواع
• فعال‌نبودن دائم سیستم و شروع به کار آن با حرکت فرمان
• تغییر شرایط و میزان نیروی کمکی با تغییر شرایط خودرو و سرعت آن و درنتیجه کنترل راحت‌تر فرمان در موقعیت‌های مختلف
• افزایش پایداری خودرو
• افزایش ایمنی خودرو
• افزایش سرعت عملکرد فرمان
• کاهش مصرف سوخت

 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:

• قیمت تمام‌شده گران تولید و هزینه زیاد ساخت
• مناسب‌نبودن برای خودروهای سنگین
• حساسیت زیاد سیستم برقی
• ناهماهنگی سیستم با شرایط محیطی و ناتوانی در پیدا‌کردن این هماهنگی با شرایط اقلیمی خاص

سیستم فرمان استفاده‌شده در بسیاری از خودروهای مدرن، سیستم فرمان دنده‌شانه‌ای (rack and pinion) است. سیستم فرمان دنده‌شانه‌ای اجزای متعددی ازجمله 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. با‌این‌حال، گاهی اوقات شانه‌ای فرمان یا 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 اصل 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 دهد. در اینجا، چند علامت یا علائم هشداردهنده وجود دارد که به راننده هشدار می‌دهد مشکلی احتمالی در جعبه فرمان خودرو یا دنده‌شانه‌ای ایجاد شده است.

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 می‌کند. هنگامی که فرمان سفت یا پیچ‌خوردن آن سخت‌تر از حد معمول می‌شود، معمولا به‌دلیل افزایش گرمای بیشتر دنده‌شانه‌ای یا جعبه فرمان یا از‌دست‌دادن فشار هیدرولیک واحد فرمان برقی است.

درهرصورت، 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 دهد.

۲. نشت روغن از جعبه فرمان

همان‌طورکه گفتیم، گاهی اوقات سفت‌بودن فرمان با کم‌شدن قدرت فرمان خود را نشان می‌دهد. با‌این‌حال، ازآنجاکه جعبه فرمان هیدرولیک است، سطح روغن هیدرولیک کاهش نمی‌یابد؛ مگر اینکه نشتی در جایی از سیستم رخ دهد. هنگامی که روغن هیدرولیک از جعبه فرمان شروع به نشت‌کردن کند، یعنی قطعه‌ای شل شده یا واشری شکسته یا سایر مشکلات مکانیکی باعث نشتی شده است و باید این عیب در اسرع وقت برطرف شود.

انجام‌ندادن این کار باعث می‌شود در دنده‌شانه‌ای 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، در اسرع وقت به مکانیک مراجعه کنید تا نشتی را بررسی کند و قبل از اینکه نشتی باعث آسیب بیشتر شود، آن را تعمیر کند.

۳. صدای گوش‌خراش هنگام فرمان‌گیری

خراب شدت جعبه فرمان معمولا به‌دلیل فقدان روان‌کاری و سرویس مناسب ایجاد می‌شود. گرمای اضافی باعث تماس فلز با فلز می‌شود؛ بنابراین، هنگام چرخاندن غربیلک به چپ یا راست، صدای گوش‌خراش و تیزی ایجاد می‌کند. اگر هم‌زمان 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، با مکانیک تماس بگیرید تا درصورت لزوم به‌سرعت عیب جعبه فرمان را تشخیص دهد یا برخی قطعات معیوب را تعویض کند.

۴. بوی روغن‌‌ سوخته

یکی از علائم هشداردهنده در هنگام خرابی جعبه فرمان، احساس‌کردن بوی روغن سوخته از خودرو است. ازآنجاکه روغن هیدرولیک فرمان بوی روغن سوخته می‌دهد، بوی قوی روغن سوخته هنگام گرم‌شدن جعبه فرمان به‌وجود 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

• اولین دلیل: لقی در دنده فرمان (تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده)
• دومین دلیل: لقی در اهرم بندی (تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده)
• سومین دلیل: خوردگی قطعات سگ‌دست (تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده)
• چهارمین دلیل: لقی یاتاقان چرخ (تعویض قطعه معیوب)

۲. سفتی فرمان

• اولین دلیل: کم‌بودن یا نامساوی‌بودن باد تایرها (تنظیم باد تایرها)
• دومین دلیل: اصطکاک در جعبه فرمان (روغن‌کاری و تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده)
• سومین دلیل: اصطکاک در اهرم بندی (روغن‌کاری و تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده)
• چهارمین دلیل: اصطکاک در کینگ پین (روغن‌کاری و تعویض قطعات خُردشده)
• پنجمین دلیل: میزان نبودن فرمان شامل زوایای کستر، کمبر و تواین (درصورت لزوم دوباره تنظیم گردد)
• ششمین دلیل: دفرمه‌شدن شاسی (شاسی را میزان کنید)
• هفتمین دلیل: ضعیف‌شدن فنرهای جلو (تعویض فنرها)

۳. گیج‌بودن فرمان خودرو

• اولین دلیل: کم یا نامیزان‌بودن باد تایرها (تایرها را تا میزان صحیح باد کنید)
• دومین دلیل: لقی اهرم‌ها (تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده و روغن‌کاری)
• سومین دلیل: لقی دنده فرمان (تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده و روغن‌کاری)
• چهارمین دلیل: میزان‌نبودن چرخ‌های جلو شامل زوایای کستر و کمبر (میزان‌کردن زوایای چرخ)
• پنجمین دلیل: شُل‌بودن اهرم‌ها (تنظیم مجدد و تعویض قطعات)
• ششمین دلیل: لقی در دنده فرمان (تنظیم مجدد و تعویض قطعات)
• هفتمین دلیل: لقی زیاد در کینگ پین (تعویض قطعات خُردشده)
• هشتمین دلیل: لق‌بودن فنرهای عقب (محکم‌کردن)
• نهمین دلیل: معیوب‌بودن میله‌های تعادل دهنده (محکم‌کردن قطعات و اتصالات و تعویض درصورت خرابی)

۴ .خودرو در حالت عادی رانندگی به یک سمت کشیده می‌شود

• اولین دلیل: نامیزان‌بودن فشار باد تایرها (تنظیم باد تایرها)
• دومین دلیل: نامساوی‌بودن کمبر یا کستر (تنظیم زوایا)
• سومین دلیل: افت نامساوی و شکستگی و لق‌بودن اتصالات فنرها (محکم بستن و تعویض قطعات معیوب)
• چهارمین دلیل: سفت‌بودن یاتاقان چرخ (تنظیم مجدد و تعویض قطعات)
• پنجمین دلیل: یکی‌نبودن مسیر چرخ‌ها (آزمایش‌کردن مسیر چرخ‌ها، میزان‌کردن شاسی، محکم‌کردن قطعات و تعویض قطعات معیوب)

۵. خودرو در موقع ترمز‌کردن به یک سمت کشیده می‌شود

• اولین دلیل: گیر‌کردن ترمز (بازدید ترمزها و تنظیم مجدد)
• دومین دلیل: میزان‌نبودن باد تایرها (تنظیم فشار باد تایرها)
• سومین دلیل: غلط یا نامساوی‌بودن کستر (تنظیم مجدد)

۶. چرخ جلو در سرعت کم لرزش دارد

• اولین دلیل: کم یا نامساوی‌بودن فشار باد تایرها (تنظیم فشار باد تایرها)
• دومین دلیل: لقی اهرم‌بندی (تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده)
• سومین دلیل: لقی کینگ پین (تعویض قطعات خُردشده)
• چهارمین دلیل: لقی دو دنده فرمان (تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده)
• پنجمین دلیل: قابلیت ارتجاع زیاد فنرهای جلو (تعویض و محکم‌کردن اتصالات)
• ششمین دلیل: درست نبودن کمبر یا نامساوی‌بودن آن (تنظیم مجدد)
• هفتمین دلیل: نامنظم‌بودن شیار تایر (تعویض تایر فرسوده)

۷. چرخ‌های جلو در سرعت‌های زیاد ناپایدار است (لرزش در سرعت زیاد)

• اولین دلیل: چرخ‌ها نامتعادل است (چرخها را بالانس کنید)
• دومین دلیل: چرخ‌ها به مقدار زیاد از حالت دایره‌ای خارج شده (درصورت اشکال تعویض شود)
• سومین دلیل: معیوب‌بودن کمک فنر (تعمیر یا تعویض کنید)

۸. پس زدن فرمان

• اولین دلیل: کم‌ یا نامساوی‌بودن فشار باد تایر (تایرها را تا فشار باد صحیح تنظیم کنید)
• دومین دلیل: افت‌کردن فنرها (محکم‌کردن اتصالات و تعویض و تعمیر)
• سومین دلیل: معیوب‌بودن کمک فنرها (تعمیر یا تعویض)
• چهارمین دلیل: لقی اهرم‌بندی (تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده)
• پنجمین دلیل: لقی در دنده فرمان (تنظیم مجدد و تعویض قطعات خُردشده)

۹. تایرها در سر پیچ‌ها صدا تولید می‌کنند

• اولین دلیل: زیاد‌بودن سرعت (پیچ‌ها را با سرعت کمتری دور بزنید)
• دومین دلیل: کم یا نامساوی‌بودن فشار باد تایرها (تایرها را تا فشار صحیح باد کنید)
• سومین دلیل: زوایای چرخ میزان نیست (آزمایش و تنظیم کنید)

۱۰. رانندگی خشن و سخت

• اولین دلیل: زیاد‌بودن فشار باد تایرها (فشار باد چرخ‌ها را تا میزان صحیح کاهش دهید)
• دومین دلیل: معیوب‌بودن کمک فنرها (تعمیر یا تعویض کنید)

۱۱. ساییدگی نادرست تایرها

• اولین دلیل: ساییدگی دو کناره سطح تماس تایر دراثر کمی فشار باد (تنظیم فشار باد تایرها)
• دومین دلیل: ساییدگی وسط سطح تماس دراثر زیادی فشار باد (تایرها را تا فشار صحیح باد کنید)
• سومین دلیل: ساییدگی یکی از کناره‌های سطح تماس دراثر زیادبودن بیش‌از‌حد کمبر (زاویه کمبر را تنظیم کنید)
• چهارمین دلیل: ساییدگی لبه‌دار ناشی از تواین یا تواوت بیش از حد در سر پیچ‌ها (تواین یا تواوت را در سر پیچ‌ها تنظیم کنید و پیچ‌ها را با سرعت کمتری دور بزنید)
• پنجمین دلیل: ساییدگی گوشه ناشی از سرعت زیاد در سر پیچ‌ها (ترمزها و زوایای چرخ را میزان کنید)
• ششمین دلیل: ساییدگی غیر یکنواخت یا موضعی ناشی از علل مکانیکی (چرخ‌ها را میزان و اهرم‌ها را تنظیم کنید)
• هفتمین دلیل: ساییدگی سریع ناشی از سرعت زیاد (برای ازدیاد عمر تایر با سرعت کمتر برانید)

۱۲. کج‌شدن خودرو در سر پیچ‌ها

• اولین دلیل: لق‌بودن میله تعادل دهنده (محکم کنید)
• دومین دلیل: افت فنر یا ضعیف‌بودن فنر (تعمیر یا تعویض کنید)
• سومین دلیل: صحیح‌نبودن کستر (تنظیم کنید)

قطعات یدکی خودرو در سال‌های اخیر افزایش قیمت زیادی یافته‌اند و قطعات اصلی در کمتر فروشگاهی یافت می‌شود که قیمت گران‌تری درمقایسه‌با نمونه‌های غیر‌اصلی دارند. جعبه فرمان نیز از این قاعده مستثنی نیست و قیمت آن با‌‌‌توجه‌‌به مدل خودرو و اصل‌بودن قطعه، دامنه تغییرات زیادی در بازار دارد.

به‌عنوان مثال، جعبه فرمان معمولی اس فورتی برای خودرو پراید با قیمت ۸۱۵ هزار تومان فروخته می‌‌شود؛ درحالی‌که جعبه فرمان مکانیکی پراید صبا MBC در فروشگاه‌های اینترنتی حدود ۵۵۰ هزار تومان قیمت دارد. جعبه فرمان مکانیکی اسپاکو برای پراید نیز با قیمت حدود ۳۰۰ هزار تومان و در برخی فروشگاه‌ها با قیمت بیش از ۴۰۰ هزار تومان نیز فروخته می‌شود. 

جعبه فرمان هیدرولیک خودرو تیبا در میان محصولات گروه خودروسازی سایپا با قیمت حدود ۲ میلیون و ۷۰۰ هزار تومان فروخته می‌شود و نمونه اصلی به‌طور حتم قیمت گران‌تری دارد. قیمت جعبه فرمان هیدرولیک محصولات گروه ایران‌خودرو نیز در بازار با قیمتی بیش از ۳ میلیون تومان فروخته می‌شود. به‌عنوان مثال، قیمت جعبه فرمان هیدرولیک پژو ۴۰۵ حدود ۳ میلیون و ۱۵۰ هزار تومان است و برخی برندهای قطعه‌ساز نیز وجود دارند که جعبه فرمان خودروهای پژو را با قیمتی کمتر از ۳ میلیون تومان می‌فروشند. 

قیمت جعبه فرمان خودروهای خارجی نیز بسیار گران است و برای برخی مدل‌ها به بیش از ۳ یا ۵ میلیون تومان نیز می‌رسد. به‌عنوان مثال، جعبه فرمان لیفان ۵۲۰ با قیمت حدود ۴ میلیون و ۸۰۰ هزار تومان، لیفان ۶۲۰ با قیمت حدود ۵ میلیون و ۱۰۰ هزار تومان، جیلی امگرند ۷ با قیمت حدود ۵ میلیون و ۲۰۰ هزار تومان و ام‌وی‌ام ۵۵۰ با قیمت حدود ۵ میلیون و ۴۰۰ هزار تومان فروخته می‌شود.