انواع سیستم فرمان خودرو را بشناسیم
سیستم فرمان خودرو در اوج سادگی، مجموعهای با طراحی دقیق و از نظر مهندسی خودرو نسبتاً پیچیده است. در نگاه عمومی بازار، بسیاری از افراد فرمان ماشین را فقط با معیار داشتن یا نداشتن کمکفرمان میشناسند؛ در حالیکه انواع سیستم فرمان با سازوکارهای متفاوت و مهندسیهای کاملاً متمایز طراحی و تولید میشوند و هر کدام، حس فرمانپذیری و واکنش فرمان متفاوتی ایجاد میکنند.
انواع جعبه فرمان خودرو
در این مقاله، به معرفی رایجترین مکانیزم سیستم فرمان خودرو، جعبه فرمان و سیستمهای کمکی فرمان میپردازیم تا با انواع جعبه فرمان و تفاوتهای کلیدی آنها آشنا شوید. صرفنظر از نوع کمکفرمان، بخشهایی مثل غربیلک فرمان، میل فرمان، گلویی فرمان و جعبه فرمان در بیشتر خودروها مشترک هستند. همچنین در محل اتصال جعبه فرمان به سگدست نیز معمولاً از قطعات مشابه استفاده میشود؛ هرچند در سیستمهای فرمان هیدرولیک، فرمان الکتروهیدرولیک و فرمان برقی (EPS) ممکن است تفاوتهای جزئی در طراحی و جانمایی وجود داشته باشد.
به همین دلیل، سایر اجزای سیستم بر اساس نوع سیستم کمکی فرمان تغییر میکنند؛ قطعاتی مانند پمپ هیدرولیک، الکتروموتور، سرووموتور (Servo Motor) و رادیاتور خنککن روغن بسته به نوع کمکفرمان در این مجموعه بهکار میروند تا عملکرد فرمان با بیشترین دقت، نرمی فرمان و ایمنی رانندگی در شرایط مختلف تضمین شود.
جعبه فرمان خودرو چیست؟
جعبه فرمان (Steering Box) یکی از مهمترین اجزای سیستم فرمان خودرو است که مانند یک جعبهدنده ضریبدار عمل میکند و وظیفهاش تبدیل حرکت چرخشی غربیلک فرمان به حرکت خطی برای تغییر زاویه چرخها است. این مکانیزم با استفاده از چرخدندهها باعث افزایش گشتاور فرمان و راحتتر شدن فرمانپذیری میشود؛ به همین دلیل نام «جعبه» از مفهوم Gearbox گرفته شده است. جعبه فرمان معمولاً روی شاسی یا سابفریم (Subframe) نصب میشود و نیروی فرمان را بهصورت مستقیم یا از طریق قطعات اتصالی مثل میل فرمان یا قرقری فرمان به چرخها منتقل میکند تا زاویهای که راننده اعمال میکند دقیقاً روی چرخها اجرا شود.
انواع جعبه فرمان از نظر طراحی
بهطور کلی، در بازار خودرو سیستم فرمان را از نظر وجود کمکفرمان به سه دسته مکانیکی (بدون کمک)، هیدرولیک (با پمپ روغن) و برقی (با موتور الکتریکی) تقسیم میکنند؛ اما این دستهبندی لزوماً به طراحی داخلی جعبه فرمان مربوط نیست. یعنی یک طراحی ثابت جعبه فرمان میتواند در نسخههای مکانیکی، هیدرولیکی یا برقی تولید شود. بنابراین از نظر طراحی و مهندسی، رایجترین جعبهفرمانها در دو گروه اصلی قرار میگیرند: دندانه و شانه و کرم و غلطک/ساچمهگردشی. قابلیتهایی مثل فرمان حساس به سرعت یا فرمانپذیری دو محور هم ویژگیهای تکمیلیاند و جدا از اصل طراحی، بهصورت پیشرفته به سیستم اضافه میشوند.
🛞 جعبه فرمان دندانه و شانه
این نوع، رایجترین جعبه فرمان خودروهای سواری مدرن (بهجز خودروهای سنگین و تجاری) است. در این سیستم، یک پینیون به ستون فرمان وصل است و با چرخاندن فرمان میچرخد و یک رَک را به چپ و راست حرکت میدهد؛ نتیجه این حرکت، تغییر زاویه چرخها و هدایت خودرو است.
✅ مزایا: وزن کم (اغلب با پوسته آلومینیومی)، ابعاد جمعوجور، دقت بالا و انتقال بهتر حس فرمانپذیری به راننده.
⚠️ محدودیت: به دلیل حساسیت بیشتر در برابر ضربههای جانبی و دستاندازهای سنگین، معمولاً برای خودروهای تجاری و سنگین انتخاب مناسبی نیست.
⚙️ جعبه فرمان کرم و غلطک / ساچمهگردشی
این خانواده، طراحی قدیمیتر جعبه فرمان است که امروز نسخه تکاملیافته و رایجتر آن با مکانیزم ساچمهگردشی شناخته میشود. در این ساختار، یک دنده مارپیچی (کِرم) به ستون فرمان متصل است و نیروی چرخشی را به شفت خروجی (شفت سکتور) منتقل میکند. برای کاهش سایش و نرمتر شدن عملکرد، در نوع ساچمهگردشی از مکانیزم ساچمهای/بلبرینگی استفاده میشود تا اصطکاک کم و دوام زیاد شود. این جعبه فرمان معمولاً ساختاری مکعبمانند دارد، بیشتر روی شاسی نصب میشود و نیرو را از طریق واسط فرمان به چرخها منتقل میکند.
✅ مزایا: دوام بالا، تحمل بهتر ضربههای مسیر، مناسب برای انتقال نیروی زیاد (کاربری سنگین).
⚠️ محدودیت: وزن بیشتر (اغلب پوسته چدنی) و انتقال ضعیفتر حس دقیق فرمان؛ به همین دلیل بیشتر در خودروهای آفرودی سنگین و تجاری دیده میشود و در خودروهای سواری مدرن و اسپرت کمتر بهکار میرود.
انواع جعبه فرمان از نظر عملکرد
حالا میخواهیم جعبه فرمان خودرو را مستقل از نوع طراحی داخلی (مثل دندانه و شانه یا کرم و غلطک) از نظر نحوه عملکرد بررسی کنیم. در این دستهبندی، معیار اصلی این است که آیا سیستم فرمان کمکفرمان دارد یا نه و اگر دارد، نوع کمک آن چیست.
🧰 جعبه فرمان مکانیکی (بدون کمکفرمان)
در جعبه فرمان مکانیکی هیچ نیروی کمکی برای چرخاندن فرمان وجود ندارد و تمام فشار لازم برای تغییر زاویه چرخها توسط دست راننده تأمین میشود. به همین دلیل در خودروهای سنگینتر، با تایرهای پهنتر و در سرعتهای پایین (خصوصاً هنگام پارک)، فرمان سفتتر و کنترل آن سختتر میشود. معمولاً این سیستمها برای جبران نبود کمک، نسبت فرمان بالاتری دارند؛ یعنی تعداد دور فرمان قفل تا قفل بیشتر است و همین موضوع پارک در فضای تنگ را دشوارتر میکند.
🛢️ جعبه فرمان هیدرولیک (HPS)
در کمکفرمان هیدرولیک همان سازوکار مکانیکی حفظ میشود، اما یک پمپ هیدرولیک (پمپ روغن) با استفاده از توان موتور، روغن پرفشار را در مدار به جریان میاندازد. داخل جعبه فرمان هم شیر هیدرولیک مسیر روغن را بر اساس جهت چرخاندن فرمان تنظیم میکند تا فشار روغن به حرکت مکانیزم کمک کرده و فرمان نرمتر شود.
✅ مزایا: قدرت بالا، مناسب برای خودروهای سنگین و تایرهای بزرگ، دوام خوب در کاربری سخت.
⚠️ معایب: احتمال نشتی روغن، خرابی کاسهنمد/پکینگ، صدای پمپ، و مصرف دائمی بخشی از توان موتور حتی وقتی فرمان نمیچرخد (افت بازده و هدررفت انرژی).
📌 نکته: در صنعت خودرو چیزی به اسم «نیمه هیدرولیک» بهعنوان یک سیستم مستقل رایج نیست؛ یا کمکفرمان وجود ندارد یا نوع کمک مشخص است.
⚡ جعبه فرمان برقی (EPS) و الکتروهیدرولیک (EHPS)
در کمکفرمان برقی یک موتور الکتریکی بهعنوان نیروی کمکی عمل میکند و بر اساس اطلاعات سنسورها و فرمان ECU، میزان کمک را تنظیم میکند.
🔌 در نوع تمام برقی (EPS) موتور مستقیماً روی ستون فرمان یا روی جعبه فرمان نصب میشود و فقط هنگام چرخاندن فرمان انرژی مصرف میکند؛ به همین دلیل مصرف انرژی کمتر و بازده بالاتر دارد و برای خودروهای جدید بسیار رایج است.
🛢️🔌 در نوع الکتروهیدرولیک (EHPS) موتور الکتریکی، پمپ هیدرولیک را میچرخاند؛ یعنی حس و سازوکار هیدرولیک حفظ میشود، اما پمپ وابسته به موتور خودرو نیست و فقط هنگام نیاز فعال میشود. نتیجه، بازده بهتر نسبت به هیدرولیک سنتی و عملکرد مناسب در شرایط مختلف است.
سیستم فرمان حساس به سرعت چیست؟
سیستم فرمان حساس به سرعت یا فرمان فعال یکی از امکانات مهم در خودروهای مجهز به کمکفرمان است که میزان نرمی و حساسیت فرمان را متناسب با سرعت خودرو تنظیم میکند. در این فناوری، کامپیوتر خودرو (ECU) سرعت چرخها را بررسی میکند؛ بهطوریکه در سرعتهای بالا، میزان کمک کاهش مییابد تا فرمان سفتتر و پایدارتر شود و از واکنش ناگهانی و چرخش بیش از حد فرمان که میتواند تعادل خودرو را بههم بزند، جلوگیری شود. در خودروهای دارای کمکفرمان هیدرولیک این تنظیم با کنترل فشار و دبی روغن توسط شیر برقی انجام میشود و در خودروهای دارای فرمان برقی (EPS) با تغییر میزان کمک از طریق کنترل سرعت و گشتاور موتور الکتریکی صورت میگیرد.
بهترین سیستم فرمان خودرو کدام است؟
واقعیت این است که انتخاب بهترین سیستم فرمان یک جواب قطعی و یکسان برای همه خودروها ندارد؛ چون هر نوع جعبه فرمان و کمکفرمان برای یک هدف و یک کلاس خودرویی مشخص طراحی شده است. امروزه فرمان مکانیکی (بدون کمکفرمان) در تولید انبوه تقریباً منسوخ شده و بیشتر در خودروهای مسابقهای یا پروژههای خاص دیده میشود. در مقابل، جعبه فرمان ساچمهگردشی همچنان گزینه محبوب خودروهای نیمهسنگین، سنگین و معدنی است و جعبه فرمان دندانه و شانه رایجترین انتخاب در خودروهای سواری سبک به شمار میرود.
از نظر سیستم کمکی، کمکفرمان هیدرولیک (HPS) بهخاطر سادگی، قیمت مناسب، دوام بالا و تعمیرات آسان هنوز هم طرفداران زیادی دارد، اما بخشی از توان موتور را همیشه مصرف میکند و به همین دلیل بازده انرژی پایینتری نسبت به سیستمهای جدیدتر دارد. کمکفرمان الکتروهیدرولیک (EHPS) ترکیبی از مزایا و معایب هیدرولیک و برقی است، اما در نهایت، محبوبترین انتخاب خودروهای جدید کمکفرمان برقی (EPS) است؛ چون فقط هنگام چرخاندن فرمان انرژی مصرف میکند، باعث کاهش هدررفت انرژی پیشرانه میشود و به بهینه شدن مصرف سوخت و عملکرد خودروهای اقتصادی و کممصرف کمک میکند.
سوالات متداول درباره سیستم فرمان خودرو
سیستم فرمان خودرو دقیقاً چه کاری انجام میدهد؟
✅ تبدیل حرکت چرخشی غربیلک فرمان به سازوکاری برای تغییر زاویه چرخها و در نتیجه هدایت و کنترل خودرو.
جعبه فرمان چیست و چرا به آن “جعبه” میگویند؟
✅ جعبه فرمان یک مجموعه چرخدنده ضریبدار است که با افزایش گشتاور، فرماندادن را راحتتر و دقیقتر میکند؛ از نظر عملکرد شباهت مفهومی به گیربکس دارد.
انواع سیستم فرمان از نظر عملکرد کداماند؟
✅ شامل فرمان مکانیکی (بدون کمک)، کمکفرمان هیدرولیک (HPS)، کمکفرمان برقی (EPS)، الکتروهیدرولیک (EHPS) و فرمان حساس به سرعت/فرمان فعال.
تفاوت جعبه فرمان دندانه و شانه با ساچمهگردشی چیست؟
✅ دندانه و شانه سبکتر، جمعوجورتر و دقیقتر است؛ ساچمهگردشی دوام بالاتر و تحمل فشار بیشتر دارد و برای کاربری سنگین مناسبتر است.
فرمان مکانیکی چه مزایا و محدودیتهایی دارد؟
✅ سیستم ساده و کمهزینهای است، اما در سرعتهای پایین و هنگام پارک، مخصوصاً با تایر پهن یا خودرو سنگین، فرمان سفت میشود و کنترل سختتر است.
کمکفرمان هیدرولیک چگونه کار میکند؟
✅ یک پمپ روغن (متصل به موتور) روغن پرفشار تولید میکند و با هدایت آن توسط شیرهای داخلی، حرکت مکانیزم جعبه فرمان آسانتر میشود تا فرمان نرمتر بچرخد.
چرا کمکفرمان هیدرولیک کمکم کنار گذاشته شد؟
✅ چون حتی وقتی فرمان ثابت است هم بخشی از توان موتور را مصرف میکند و در بلندمدت احتمال نشتی روغن، خرابی کاسهنمد و صدای پمپ وجود دارد.
کمکفرمان برقی (EPS) چه برتریهایی نسبت به هیدرولیک دارد؟
✅ معمولاً فقط هنگام چرخاندن فرمان انرژی مصرف میکند، بنابراین بازده بالاتر دارد، به کاهش مصرف سوخت کمک میکند و قابلیت تنظیم نرمافزاری و هماهنگی با سیستمهای ایمنی را بهتر فراهم میکند.
تفاوت EPS و EHPS چیست؟
✅ در EPS موتور الکتریکی مستقیم به فرمان/جعبه فرمان کمک میکند؛ در EHPS موتور الکتریکی فقط پمپ هیدرولیک را میچرخاند (کمکفرمان روغنی میماند اما وابسته به موتور خودرو نیست).
سیستم فرمان حساس به سرعت (فرمان فعال) چیست؟
✅ سیستمی که میزان کمک و حساسیت فرمان را با توجه به سرعت خودرو تنظیم میکند تا در سرعتهای بالا فرمان پایدارتر و ایمنتر شود.
فرمان حساس به سرعت چگونه عمل میکند؟
✅ در سرعت بالا، ECU مقدار کمک را کاهش میدهد؛ در سیستمهای هیدرولیک با کنترل فشار/دبی روغن و در سیستمهای برقی با کنترل گشتاور و سرعت موتور الکتریکی.
بهترین سیستم فرمان برای خودروهای شهری و اقتصادی کدام است؟
✅ معمولاً کمکفرمان برقی (EPS) بهترین گزینه است چون مصرف انرژی کمتر، عملکرد راحتتر در ترافیک و پارک، و بهینهسازی مصرف سوخت دارد.
بهترین سیستم فرمان برای خودروهای سنگین و آفرودی چیست؟
✅ برای تحمل فشار و ضربه، معمولاً ساچمهگردشی در کنار سیستمهای کمکی پرقدرت گزینه مناسبتری است و دوام بالاتری ارائه میدهد.
از کجا بفهمیم مشکل از جعبه فرمان است یا کمکفرمان؟
✅ علائم مهم شامل سفت شدن فرمان، صدای غیرعادی، لرزش فرمان، نشتی روغن (در هیدرولیک) یا چراغ هشدار فرمان (در برقی) است؛ تشخیص قطعی با بررسی تخصصی انجام میشود.
