اگر بخواهیم تمامی سامانه‌های موجود در یک خودرو را براساس اهمیت دسته‌بندی کنیم، می‌توان گفت که سیستم فرمان خودرو در رده دوم پس از سیستم قوای محرکه قرار می‌گیرد و هم رده سیستم ترمز است. در صورتی که خودرو فاقد سیستم فرمان باشد، هدایت آن امکان‌پذیر نخواهد بود و اتومبیل تنها در یک محور قادر به حرکت است.
توسعه سیستم‌های فرمان خودرو از ابتدای صنعت اتومبیل‌سازی آغاز شد و تا به امروز ادامه دارد. توسعه سیستم فرمان برای اتومبیل‌های اولیه یک چالش به حساب می‌آمد، چرا که تا پیش از آن هدایت کالسکه‌ها و ارابه‌ها براساس جهت حرکت حیوانات بارکش صورت می‌گرفت. از آن زمان تاکنون شاهد افزایش پیچیدگی و کارآمدی سیستم‌های فرمان اتومبیل بوده‌ایم و علاوه برآن، غربیلک‌های فرمان نیز تغییرات شگرفی را تجربه کرده‌اند.
در این مطلب نگاهی به انواع سیستم فرمان خودرو خواهیم داشت و گونه‌های مختلف سامانه هدایت خودرو را بررسی می‌کنیم. برخی سیستم‌های فرمان در حال حاضر فراگیر هستند، در حالی‌که سایر سیستم‌ها به فراموشی سپرده شده‌اند.
فرمان مکانیکی، ساده‌ترین و قدیمی‌ترین
فرمان‌های مکانیکی ساده‌ترین و قدیمی‌ترین نوع سیستم فرمان خودرو را تشکیل می‌دهند. استفاده از این سامانه در خودروهای قدیمی فراگیر بود و اگر تجربه رانندگی با اتومبیل‌هایی همچون رنو 5 و پیکان را داشته باشید، حتما با این سیستم آشنا هستید. چرخاندن فرمان‌های مکانیکی ساده به نیروی بسیاری احتیاج دارد و به همین دلیل پس از ظهور فرمان هیدرولیک، فرمان‌های مکانیکی به سرعت از صنعت خودروسازی کنار رفتند.
اصطلاح جعبه فرمان نیز به همین سیستم مربوط می‌شود. در فرمان مکانیکی قسمت‌های مهم سیستم درون یک محفظه جعبه‌ای شکل قرار داشتند. این قسمت‌ها شامل پینیون و دنده شانه‌ای می‌شدند که از طریق ستون فرمان، دستورات حرکتی راننده را به محور فرمان‌پذیر خودرو منتقل می‌کردند. این نوع فرمان نیاز به تعمیر و نگهداری خاصی ندارد و هزینه تعمیرات آن نیز ارزان است اما به علت سختی کار راننده، از فرآیند تولید خودرو کنار گذاشته شد.
فرمان هیدرولیکی، نوع مرسوم مورد استفاده در خودروهای ایرانی
فرمان هیدرولیکی نوع دیگری از سیستم فرمان خودرو است که امروزه به طور گسترده در خودروهای اقتصادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اکثر خودروهای داخلی همچون پژو پارس، سمند و رانا به این نوع سیستم فرمان مجهز هستند. در سیستم فرمان هیدرولیک، جعبه فرمان سنتی حذف شده است و به جای آن سیستم پمپ برقی روغن قرار گرفته است. این پمپ با استفاده از نیروی برق، روغن هیدرولیک فرمان را به ستون فرمان تزریق می‌کند تا خودرو به طرفین حرکت کند.
در فرمان هیدرولیک یک مخزن روغن هیدرولیک به همراه دو شلنگ ورودی و خروجی در نظر گرفته شده است. سیستم فرمان هیدرولیک به جای جعبه فرمان، یک شیر فرمان دارد که فشار روغن هیدرولیک را هنگام حرکت خودرو کنترل می‌کند. استفاده از فرمان هیدرولیک موجب شده است تا بار اضافه‌ای بر سیستم پمپ و برق خودرو وارد شود، با این حال راحتی بیشتری را برای راننده به همراه دارد و کنترل خودرو نیز بهتر از سیستم مکانیکی ساده حفظ می‌شود.
فرمان الکتروهیدرولیک، تکامل قدم به قدم
با وجود مزایای مختلف سیستم فرمان هیدرولیک، این سامانه معایبی نیز داشت. برای برطرف کردن معایب سامانه هیدرولیک، متخصصان صنعت خودرو فرمان الکتروهیدرولیک را اختراع کردند که در بین عامه مردم به فرمان برقی شهرت دارد. این سامانه معایب فرمان هیدرولیک را برطرف کرد و موجب شد تا هدایت خودروها کارآمدتر از گذشته شود.
در سیستم فرمان الکتروهیدرولیک، یک سنسور تشخیص وضعیت وجود دارد که تنها در صورت حرکت غربیلک فرمان از سوی راننده، سیستم هیدرولیک را فعال می‌کند. استفاده از این سنسور الکترونیکی سبب می‌شود تا پمپ روغن و شیر فرمان به طور دائم فعال نباشند و میزان استهلاک آن‌هاا کاهش یابد، علاوه برآن مصرف انرژی نیز کاهش خواهد یافت. با این حال اضافه شدن یک سنسور الکترونیکی و کنترل کننده الکترونیکی، موجب افزایش وزن سامانه فرمان الکتروهیدرولیک شده است.
فرمان برقی، تکامل کامل سیستم فرمان خودرو!
در سامانه فرمان برقی، ارتباط مستقیم میان ستون فرمان و محور فرمان‌پذیر از بین رفته است و تمامی دستورات ارسالی برای تغییر جهت خودرو از طریق یک واحد کامپیوتری کنترل می‌شوند. فرمان برقی از فرمان هیدرولیک نرم‌تر است و کنترل خودرو برای راننده آسان‌تر از قبل صورت می‌پذیرد.
در سیستم فرمان برقی از یک موتور با آهنربای دائم و سنسور استفاده شده است. هنگامی که راننده غربیلک فرمان را می‌چرخاند، سنسورها تشخیص می‌دهند که فرمان به کدام سمت حرکت کرده است و براساس آن دستور حرکت را به موتور الکترونیکی صادر می‌کنند. موتور نیز با چرخاندن چرخ‌دنده‌ها، موجب تغییر جهت خودرو می‌شود. در صورتی که سیستم برق خودرو یا سامانه الکترونیکی فرمان به هر دلیل دچار مشکل شود، ارتباط مستقیم میان ستون فرمان و چرخ‌دنده‌ها برقرار می‌شود و شما یک فرمان مکانیکی ساده خواهید داشت. در چنین شرایطی ادامه مسیر خودرو امکان‌پذیر خواهد بود.
مزایای فرمان برقی
استفاده از سیستم فرمان برقی در خودروهای جدید سبب شده است تا فضای بسیاری زیر کاپوت خودروها آزاد شود. سیستم‌های فرمان هیدرولیک فضای بسیاری را اشغال می‌کنند، چرا که علاوه بر شیر فرمان بایستی مکانی را برای پمپ روغن و مخزن روغن هیدرولیک در نظر گرفت. با استفاده از فرمان برقی چنین تجهیزاتی از خودرو حذف می‌شوند. علاوه برآن سامانه فرمان هیدرولیک وزن قابل توجهی را به شاسی خودرو اعمال می‌کند که این وزن در صورت استفاده از سامانه فرمان برقی وجود نخواهد داشت.
در نهایت باید گفت که استفاده از سامانه فرمان برقی موجب صرفه‌جویی قابل توجه در مصرف سوخت خودرو می‌شود. فرمان هیدرولیک در مقایسه با فرمان برقی، 90 درصد بیشتر از انرژی موتور استفاده می‌کند. به حرکت درآوردن حجم قابل توجهی از سیالات نیازمند صرف انرژی موتور است و در صورتی که این سیال از مجموعه فرمان حذف شود، نیازی به صرف انرژی قابل توجه از سوی موتور نخواهد بود.
جمع‌بندی، آینده سیستم فرمان خودرو به چه شکل خواهد بود؟
خودروهای برقی آینده صنعت خودروسازی هستند و با توسعه روزافزون این خودروها، سیستم‌های مکانیکی و هیدرولیکی به آرامی از صنعت خودروسازی کنار گذاشته می‌شوند. در حال حاضر نوع جدیدی از سیستم فرمان در حال توسعه است که به آن فرمان سیمی می‌گویند. در این نوع سامانه فرمان، محورهای محرک و ستون فرمان به طور کامل حذف خواهد شد و ارتباط میان فرمان و چرخ‌ها از طریق سیم و جریان الکتریسیته صورت می‌پذیرد. بدیهی است که استفاده از چنین سیستمی موجب کاهش قابل توجه وزن خودرو خواهد شد و انجام امور مرتبط با تعمیر و نگهداری خودروها را آسان‌تر از حال حاضر خواهد کرد.