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

~XFateMeHX~ · 16/9/21

جعبه فرمان خودرو یکی از مهم‌ترین قطعات در سیستم کنترل و هدایت خودرو به‌شمار می‌رود که نقش مهمی در ایمنی و راحتی راننده و سرنشینان برعهده دارد و در انواع مکانیکی و هیدرولیکی و برقی در وسایل نقلیه استفاده می‌شود.

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.

~XFateMeHX~ · 16/9/21

وظیفه سیستم فرمان چیست؟

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.

اجزای سیستم فرمان

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.

~XFateMeHX~ · 16/9/21

جعبه فرمان چیست؟

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.

وظایف جعبه فرمان در خودرو

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

جعبه فرمان اصلی‌ترین قسمت سیستم هدایت و کنترل خودرو است

تنوع جعبه فرمان در کیفیت ارائه این وظایف تأثیر درخورتوجهی می‌گذارد. هر اندازه کیفیت خدمات جعبه فرمان بیشتر باشد، کنترل فرمان برای راننده راحت‌تر و نرم‌تر است؛ اما در‌عین‌حال، اساس طرز کار همه انواع جعبه فرمان مشابه است.

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.

~XFateMeHX~ · 16/9/21

انواع جعبه فرمان

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

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.

~XFateMeHX~ · 16/9/21

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.

~XFateMeHX~ · 16/9/21

۵. جعبه فرمان دنده‌شانه‌ای

جعبه فرمان دنده‌شانه‌ای رایج‌ترین نوع جعبه فرمان مکانیکی است

جعبه فرمان دنده‌شانه‌ای رایج‌ترین نوع جعبه فرمان مکانیکی است که همچنان استفاده می‌شود و به جعبه فرمان کشویی یا رک اند پینیون (Rack & Pinion) نیز معروف است. دلیل اصلی استفاده آن سبک‌بودن و فضای کمی است که 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:

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 فرمان با نیروی کمکی

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

~XFateMeHX~ · 16/9/21

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 سيستم‌های بهتر و مفيدتری بگردند و آن‌ها را جايگزين سيستم هيدروليكی كنند يا سيستم هيدروليكی را بهبود بخشند. يكی از سيستم‌های ارائه‌شده در سال‌های اخير، فرمان الكتروهيدروليكی (EHPS) است كه در آن به‌جای استفاده از نیروی پیشرانه خودرو، يک موتور الكتريكی به پمپ هيدروليک اضافه و درنتيجه 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.

~XFateMeHX~ · 16/9/21

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 اين نوع فرمان، هرچند مستقل‌بودن از پیشرانه خودرو تحقق يافته، مشكل دائمی‌بودن عملكرد سيستم هيدروليكی، يعنی حالت مركز آزاد، هنوز پابرجا است. به‌عبارت‌ديگر، بايد وضعيتی را تدارک ديد كه سيستم فقط وقتی عمل كند که گشتاوری به فرمان وارد می‌شود، نه هميشه.

۳. جعبه فرمان الکتریکی

فرمان الكتريكی (EPS) مشابه نوع هيدروليکی عمل می‌كند؛ ولی ازلحاظ ساختار متفاوت است. امروزه با‌‌‌توجه‌‌به مزايای متعدد خودروهای فرمان برقی در‌مقایسه‌با خودروهای مجهز به فرمان‌های هيدروليکی و مكانيکی، بيشتر خودروسازان به استفاده از اين سيستم روی آورده‌اند تا جايی كه در سال ۲۰۰۷ بيش از ۶۰ درصد خودروهايی كه در اروپا به فروش رفتند، سيستم 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.

~XFateMeHX~ · 16/9/21

مزایای فرمان برقی

ازجمله مزايای سيستم فرمان الكتريکی می‌توان به افزايش سرعت و عملكرد بهتر فرمان و حفظ تعادل خودرو در انحراف‌ها اشاره كرد كه باعث فرمان‌پذيری آسان‌تر، به‌خصوص هنگام پارک خودرو می‌شود و با‌‌‌توجه‌‌به ارتباط مدار الكتريکی با حسگرها و ECU، اين سيستم بسيار سريع و هوشمندانه عمل می‌كند. از مزايای سيستم فرمان برقی درمقایسه‌با فرمان هيدرولیک می‌توان بهبود و كاهش مصرف سوخت خودرو (حدود ۵ درصد) و تقويت فرمان در سرعت‌های کُند و كاهش قدرت فرمان در سرعت‌های سریع‌ را نام برد.

كاهش مصرف سوخت خودرو و تقويت فرمان در سرعت‌های کُند یکی از مهم‌ترین مزایای فرمان برقی است

در سيستم فرمان برقی، تنها زمانی كه فرمان می‌چرخد، انرژی مصرف می‌شود؛ در‌حالی‌كه در سيستم فرمان هيدروليک، پمپ هيدروليک صرف‌نظر از چرخش فرمان، به‌صورت دائم كار می‌كند و حدود پنج اسب‌بخار از توان خودرو صرف توليد دبی و پمپاژ دائمی روغن هيدروليک در مدار می‌شود. حداکثر قدرت فرمان هيدروليک در سرعت‌های سریع‌ است كه بيشترين دبی ازطریق پمپ توليد می‌شود؛ درحالی‌كه در سرعت‌های سریع‌ كمترين نيرو برای چرخش فرمان موردنياز است.

وزن خودرو نيز در سيستم فرمان برقی به‌دلیل حذف اتصالات هيدروليک، پمپ، پولی و… حدود چهار تا شش كيلوگرم كمتر از خودرو مجهز به سيستم فرمان هيدروليک است. همچنين، حذف روغن هيدروليک و چرخش‌‌ناپذیربودن اين روغن باعث كاهش اثرهای مخرب زيست‌محيطی آن می‌شود و مشكلات ناشی از ايرادهای مربوط به نشتی‌های روغن از اتصالات نيز در اين سيستم 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

~XFateMeHX~ · 16/9/21

علائم خرابی جعبه فرمان

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.

خوش آمدید به رمان ۹۸ | بهترین انجمن رمان نویسی

ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید

کاربر برتر

کاربر برتر

کاربر برتر

کاربر برتر

کاربر برتر

کاربر برتر

کاربر برتر

کاربر برتر

کاربر برتر

کاربر برتر

ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید

درباره ما

لینک‌های پیشنهادی رمان ۹۸

آمار آنلاین