یکی از اجزای مهم سیستم فرمان خودرو جعبه فرمان می باشد که تنوع سیستم فرمان را موجب می شود. در حقیقت نوع جعبه فرمان، نوع سیستم فرمان را تعیین می کند. در ادامه این مطلب به شرح وظایف جعبه فرمان و انواع آن می پردازیم. 
آشنایی با وظایف جعبه فرمان و انواع آن
ساده ترین تصور هر فردی از فرمان خودرو این است که آن وسیله ای برای هدایت ماشین می باشد. ولی برای این که راننده بتواند از طریق غربیلک فرمان درون کابین مسیر خودرو را کنترل و هدایت کند ، به همکاری اجزای مختلفی از یک سیستم بزرگ نیاز دارد که دیده نمی شود. این سیستم ، سیستم فرمان خودرو نامیده می شود.
سیستم فرمان خودرو علاوه بر انتقال نیروی چرخش فرمان، جهت حرکت آن را هم به چرخ ها منتقل نموده و بدین ترتیب مسیر حرکت خودرو را مشخص می نماید. این سیستم همانند دیگر قسمت های فنی ماشین، تا امروز با پیشرفت های فراوانی همراه شده و اجزای آن تغییرات زیادی پیدا کرده اند.
یکی از اجزای مهم سیستم فرمان خودرو، جعبه فرمان می باشد که تنوع سیستم را موجب می شود. در حقیقت جعبه فرمان، نوع سیستم فرمان را تعیین می کند. از این رو برای شناخت کامل سیستم فرمان به شناخت جعبه فرمان با همه جزئیاتش نیاز است. در ادامه مطلب، قصد داریم شما را با اجزاء سیستم فرمان، وظایف جعبه فرمان و انواع آن در سیستم فرمان خودرو آشنا نماییم. با ما همراه باشید.
اجزاء سیستم فرمان
سیستم فرمان جهت انتقال نیروی دست راننده به چرخ های فرمان پذیر به مواردی همچون غربیلک فرمان، ستون فرمان، جعبه فرمان و مکانیسم و اهرم بندی فرمان نیاز دارد. با توسعه تکنولوژی در صنعت خودرو، فرمان های هیدرولیکی و الکتریکی هم در ساخت خودروها به کار گرفته شدند.
فرمان های جدید موجب راحتی بیشتر راننده و بالارفتن قابلیت بهتر پارک نمودن و پایداری خودروها شده اند. سیستم فرمان شامل قطعات زیر می باشد.
غربیلک فرمان:
این قطعه ملموس ترین قطعه در سیستم فرمان بوده که چرخش دست راننده به ستون یا میل فرمان را انتقال می دهد. در ضمن موجب افزایش گشتاور اعمالی از سوی راننده هم می باشد. هر چه قطر غربیلک بیشتر شود، گشتاور اعمالی آن نیز بالاتر می رود. در خودروهای مدرن غربیلک فرمان دارای قابیلت تغییر ارتفاع و زاویه بوده و این نشان از حداکثر تلاش شرکت های سازنده برای راحتی راننده دارد.
ستون یا میل فرمان:
ستون فرمان رابط بین غربیلک و جعبه فرمان بوده و چرخش غربیلک را به جعبه فرمان هدایت می کند. این قطعه فرم خرطومی دارد . از این رو تاحدودی انعطاف پذیر می باشد که سبب افزایش ایمنی راننده هنگام تصادف می گردد. در غیر این صورت ممکن است هنگام تصادف ستون فرمان به درون کابین وارد شده و به راننده صدمه بزند.
جعبه فرمان:
شاید بتوان جعبه فرمان را مهمترین قطعه در سیستم فرمان تلقی کرد. که از وظایف اصلی آن افزایش گشتاور، تبدیل حرکت دورانی به خطی و تغییر صفحه دوران غربیلک فرمان به صفحه مکانیسم فرمان می باشد.
پیتمن:
پیتمن، بازوی پیتمن یا هزارخاری فرمان روی شفت خروجی جعبه فرمان نصب شده و حرکت دورانی شفت را به حرکت زاویه ای تبدیل می نماید. انتهای پیتمن هم توسط سیبک به میله درگ متصل می شود.
میل درگ:
این قطعه رابط میان پیتمن و شغال دست می باشد.
شغال دست و سگ دست:
علت نامیدن این دو قطعه به شکل ظاهری آن ها مربوط است. با حرکت شغال دست، سگ دست نیز چرخیده و در نهایت چرخ ها هم تغییر جهت خواهند داد.
معرفی جعبه فرمان و وظایف آن
با توجه به اهمیت فراوان جعبه فرمان جعبه دنده در سیستم فرمان خودرو ، شرکت های سازنده در این زمینه تحقیقات گسترده ای انجام داده اند و چندین نوع جعبه فرمان را طراحی و تولید کرده اند. جعبه فرمان در حالت کلی به دو دسته جعبه فرمان مکانیکی و جعبه فرمان با توان کمکی تقسیم بندی می شوند.
جعبه فرمان مکانیکی همانطور که از نامش پیداست، فقط اجزای مکانیکی چرخش دست راننده را به چرخ ها منتقل می نمایند. در حالی که در جعبه فرمان با توان کمکی علاوه بر قطعات مکانیکی، تجهیزات هیدرولیکی و الکتریکی هم وجود دارند که سبب افزایش گشتاور دست راننده می شوند.
اصلی ترین بخش سیستم هدایت و کنترل خودرو، جعبه فرمان می باشد که ضمن انتقال گشتاور دست راننده به چرخ ها موجب افزایش فرایند گشتاور هم می شود. جعبه فرمان روی اتاق خودرو تعبیه می شود و گشتاور دوران فرمان را توسط کمک مفصل ها و سیبک های سیستم فرمان به سگ دست هدایت می کند.
ابن بخش از سیستم فرمان دارای انواع مختلفی می باشد و هر نوع از اجزای خاصی تشکیل شده اند. اما وظایف جعبه فرمان برای تمام انواع آن یکی می باشد و تغییری ندارد. وظایف جعبه فرمان شامل افزایش گشتاور و کاهش حرکت چرخشی و جابجایی دورانی دست راننده، تغییر صفحه دوران غربیلک فرمان به صفحه مکانیکی، تبدیل حرکت چرخشی و دورانی غربیلک به حرکت خطی اهرم بندی فرمان می باشد.
تنوع جعبه فرمان در کیفیت عرضه این وظایف تاثیر شایانی داشته و هر چه کیفیت خدمات جعبه فرمان بیشتر شود، کنترل فرمان برای راننده نرم تر و راحت تر می شود. ولی با این وجود اساس کار همه انواع جعبه فرمان شبیه هم است. به این صورت که با چرخاندن غربیک توسط راننده، این گشتاور و حرکت دورانی به جعبه فرمان هدایت شده و جعبه فرمان هم حرکت دورانی غربیلک را به حرکت خطی تبدیل کرده و توسط اهرم بندی فرمان یا شغال دست های چپ و راست به سگ دست انتقال می دهد.
سگ دست روی سیبک ها به درون یا بیرون چرخیده و این حرکت موجب پیچیدن چرخ ها به طرف چپ یا راست می گردد.
قابل ذکر است سیستم های ابتدایی فرمان با جزئیات زیادی همراه نبودند، بنابراین همواره فشار گردش چرخ ها به راحتی درون فرمان و خستگی دست راننده حس می شد. این سیستم ها چرخ ها را صرفا با نیرویی هدایت می کردند که راننده به فرمان وارد می کرد. به این دلیل به آن ها سیستم فرمان دستی هم اطلاق می شد.
جعبه فرمان با توجه به کیفیت وظایف و عملکرد آن یعنی میزان افزایش گشتاور، شیوه افزایش آن و درصد راحتی راننده در فرمان دادن و کنترل خودرو همان طور که پیشتر اشاره شد به دو دسته مکانیکی و نیروی کمکی تقسیم می شود. این دو دسته نیز به زیرمجموعه های دیگری تقسیم بندی می شود. ضمنا قطعات اصلی این دو دسته هم دارای تفاوت های زیادی هستند.
انواع سیستم فرمان مکانیکی
جعبه فرمان مکانیکی شامل مجموعه ای از دنده ها و مکانیسم ها می باشد که ساده ترین سیستم را داشته و در گذشته مورد استفاده قرار می گرفت. وظایف جعبه فرمان مکانیکی شامل افزایش گشتاور دست راننده و انتقال آن به چرخ ها فقط با مجموعه ای چرخ دنده و بازو می باشد.
در سیستم های فرمان که دارای جعبه فرمان مکانیکی هستند، تنها منشا انرژی سیستم، قدرت دست راننده می باشد. این موضوع برای راننده خستگی حاصل از صرف نیروی زیاد جهت کنترل و حرکت غربیلک را به دنبال دارد. امروزه جعبه فرمان های مکانیکی کمتر به کار گرفته می شوند.
حتی عموما پیشرفته ترین آن ها هم به نوعی از سیستم فرمان نیروی کمکی بهره می گیرند. بعضی از آن ها هم کاملا در صنعت خودروسازی فراموش شده اند. مدل های مختلف جعبه فرمان مکانیکی دارای اجزای متفاوتی بوده و فقط در برخی قطعات نظیر پوسته، جعبه فرمان با یکدیگر مشترک می باشند. انواع جعبه فرمان مکانیکی شامل موارد زیر هستند.
حلزونی انگشتی:
این جعبه فرمان ساده ترین نوع می باشد چرا که از پوسته ای مربعی و قطعاتی به اسم انگشتی و حلزونی بهره می برد. انتقال حرکت از غربیلک به چرخ ها و تغییر دوران آن به خطی توسط این دو قطعه صورت گرفته و البته این جعبه فرمان سال های زیادی است که به دلیل معایبش از چرخه تولید کنار گذاشته شده است.
حلزونی با دنده تاج خروسی:
این نوع جعبه فرمان شامل قطعه دندانه داری به اسم تاج خروسی (که به تاج خروس شبیه است) به جای انگشتی می باشد که انتقال حرکت مارپیچ متصل به غربیلک به سمت حلزونی و میل فرمان ها را انجام می دهد. هر چند این نوع جعبه فرمان از مدل حلزونی انگشتی پیشرفته تر می باشد ولی همچنان معایب بسیاری داشته از این رو آن هم از از چرخه تولید کنار گذاشته شده است.
حلزونی غلتکی:
جعبه فرمان حلزونی غلتکی هم به نوع قبلی شبیه بوده با این فرق که در آن غلتک جایگزین دنده تاج خروسی شده است. غلتک این جعبه فرمان هم آن را بی عیب نگذاشت. از این رو چند سالی است که از رده خارج شده است.
ساچمه ای با دنده خروسی: در این مدل یک چرخ دنده تاج خروسی و یک دنده تاج خروسی به صورت مخروط کنار یکدیگر به کار می روند. این جعبه فرمان در صنعت خودروسازی به ویژه خودروهای سنگین (به ندرت) همچنان تحت استفاده است. قطعات اصلی آن شامل ساچمه ها، مهره انتقال، دنده تاج خروسی، شفت خروجی و پیچ تنظیم می باشد.
به این صورت که ساچمه ها و لوله های مسیر گردش آن ها جایگزین حلزونی می شوند. لوله های مسیر گردش ساچمه ها به دور پیچ های مارپیچی پیچیده و وظایف این جعبه فرمان با حرکت چرخشی مارپیچ فرمان شروع می شود. این حرکت به ساچمه ها که دور مارپیچ ها چرخیده، هدایت شده و بعد با ساچمه ها به حرکت خطی تبدیل می شود.
از مزیت های این جعبه فرمان می توان به اصطکاک کم، ایمنی بیشتر، استهلاک و حساسیت کمتر، نگهداری راحتتر، امکان تجهیز به سیستم توان کمی می باشد. البته خالی از عیب نبوده و قیمت زیاد آن هزینه تعمیرش را بالا می برد، همچنین وزن زیاد آن به سنگین شدن نهایی سیستم فنی خودرو منجر می شود.
دنده شانه ای:
رایج ترین نوع جعبه فرمان مکانیکی می باشد که هنوز هم مورد استفاده بوده و به جعبه فرمان کشویی هم شهرت دارد. علت اصلی استفاده از آن ، سبکی و فضای کمی است که اشغال می نماید. پوسته این جعبه فرمان به یک سیلندر فلزی تبدیل شده که قطعات آن شامل بست اتصال، پوسته، بازوی فرمان، گردگیر، یاتاقان پینیون، پینیون، پیچ و مهره های تنظیم لقی و دنده شانه ای می باشد.
به پینیون و دنده شانه ای رک هم گفته می شود. در حقیقت پینیون با مارپیچ فرمان مرتبط بوده و حرکت چرخشی غربیلک را از مارپیچ فرمان گرفته و با درگیر نمودن دنده هایش با دنده های شانه ای این دوران را به حرکت عمودی مبدل می کند. از مزیت جعبه فرمان دنده شانه ای قیمت کمتر، هزینه تعمیر کمتر، اشغال فضای کمتر(مناسب خودروهای دیفرانسیل جلو) و وزن کمتر(خودروهای سبک) می باشد.
انواع سیستم فرمان با نیروی کمکی
در این نوع جعبه فرمان نیروهای الکتریکی یا هیدرولیکی به کمک مکانیکی آمده تا نیروی گشتاور دست راننده را افزایش داده که توسط غربیلک به جعبه فرمان منتقل شده است. به این ترتیب وظایف این جعبه فرمان ها کاهش سختی و خشکی فرمان بوده که موجب راحتی رانندگی برای راننده می شود.
به عبارت دیگر با عملکرد چنین جعبه فرمانی راحتی و آسایش بیشتر برای راننده فراهم شده و نیروی بیشتری از راننده برای به حرکت در آوردن غربیلک نمی گیرند. بلکه در این کار نیروهای هیدرولیکی یا الکتریکی به کمک می آیند. نرمی سیستم های مجهز به این جعبه فرمان ها در موقع پارک خودرو و فرمان گرفتن های تیز بیشتر دیده می شود. از انواع جعبه فرمان با نیروی مکانیکی می توان به موارد زیر اشاره نمود.
هیدرولیکی:
این جعبه فرمان از فشار هیدرولیکی پمپ برای حرکت چرخ دنده و کاهش نیروی دست راننده کمک می گیرد. این پمپ هم نیروی خود را از تسمه و پولی از میل لنگ به دست می آورد. جعبه فرمان هیدرولیکی اولین و رایج ترین انواع این نوع جعبه دنده ها می باشد.
الکتروهیدرولیکی:
وجود برخی نواقص سازندگان فرمان خودرو را بر آن داشت که یا سیستم هیدرولیکی را بهبود ببخشند یا سیستم دیگری جایگزین کنند. یکی از این سیستم ها که در سال های اخیر ارائه شده، فرمان الکتروهیدرولیکی می باشد که در آن به جای بهره گیری از نیروی موتور خودرو، یک پیشرانه الکتریکی به پمپ هیدرولیک اضافه شده که نتیجه آن مستقل شدن فرمان از پیشرانه خودرو می باشد.
وظیفه این جعبه فرمان مشابه فرمان هیدرولیکی بوده با این تفاوت که پمپ در این سیستم ، نیروی خود را از موتور به دست نمی آورد. از این رو کاهش توان پیشرانه ایجاد نمی شود.
الکتریکی:
جعبه فرمان الکتریکی مشابه هیدرولیکی عملکرد خود را انجام می دهد ولی از نظر ساختاری تفاوت دارد. امروزه با توجه به مزیت های فراوان این خودروها نسبت به خودروهای مجهز به فرمان مکانیکی و هیدرولیکی، اکثر خودروسازان به استفاده از این سیستم تمایل پیدا کرده اند.
یک موتور الکتریکی، نیروی کمکی این نوع جعبه فرمان که به کمک نیروی دست راننده می شتابد را فراهم می آورد. در حقیقت یک پیشرانه الکتریکی جایگزین نیروی روغن هیدرولیک و اجزاء تامین کننده این نیرو خواهد شد.
به منظور آشنایی با نحوه عملکرد توربو شارژر، خراب شدن توربو می توانید از مطالب منتشر شده اطلاعات مورد نیاز را به دست آورید.
منبع : آرگا
