با پیدایش گاری، درشکه و انواع وسایل نقلیه اولیه، لازم بود تا به گونهای اسبها و چهارپایانی که مامور حمل و قوه محرکه این وسایل بودند، برای گردش در سر پیچها، دستوری را از راننده یا همان گاریچی بگیرند. این کار معمولا با مهار و افساری که به گردن حیوان کشنده بود، انجام میشد. کمی بعد دو چرخهها اختراع شدند و فرماندهی شکلی جدید به خود گرفت اما با پیدایش خودروها و افزایش سرعت آنها در کنار وزن بالاتری که داشتند، نیاز شد تا در سیستمهای فرمان انقلابی بزرگ روی دهد و از آنجا بود که فرمانها در دست راننده به شکل غربیلکهای امروزی تبدیل شدند. هرچند چیزی که ما در داخل خودرو با آن در ارتباطیم، فقط یک غربیلک است که در انواع ساده تا مدلهای بسیار مدرن امروزی گوناگون موجودند و در همه آنها کار اصلی، انجام دستور پیچیدن خودرو در سر پیچ است. اما از جایی که فرمان را میچرخانیم تا جایی که چرخها میچرخند، اتفاقات بسیاری میافتد و سامانههای مختلفی وجود دارد که همه آنها در جعبهای به نام جعبه فرمان خلاصه میشوند. مرجع تخصصی خودرو و تیونینگ | پارس تیونینگسیستم فرمان خودرو

به طور کلی ۵ نوع رایج از انواع مختلف جعبه فرمانهای مکانیکی (به غیر از فرمانهای برقی و انواع آنها) در خودروهای امروزی استفاده میشود که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم. جعبه فرمان دنده شانهای: فرمان دنده شانهای، کشویی یا راک اند پینیون، از شناختهشدهترین و رایجترین انواع سیستمهای فرمان مورد استفاده در خودروهای امروزی هستند. این نوع جعبه فرمان که دارای سیستم سادهای نیز هست، از ۲قسمت اصلی تشکیل میشود؛ یک اهرم که در عرض خودرو قرار دارد و راک یا شانه نامیده میشود و اهرم دیگری که به ستون فرمان و غربیلک متصل است و پینیون یا دنده نام دارد. با چرخش میل فرمان و پینیون، انتهای آن که دارای چرخ دنده است، روی دندانههای شانه میچرخد و باعث میشود تا شانه به چپ یا راست هدایت شود. انتهای شانه به وسیله قطعاتی دیگر به چرخها متصل شده و باعث فرمانپذیری آنها میشود. این سیستم مزایا و معایبی نیز دارد. مهمترین خاصیت آن ارزانی و ساختمان سادهاش است. این شکل از فرمانها به دلیل سادهبودن، تعمیر و نگهداری کمتری نیاز داشته و ضریب اطمینان بالاتری دارند. ساختمان ساده آن باعث میشود تا وزن کمتری داشته باشد و فضای اشغال شده توسط آن نیز نسبت به سایر سیستمها کمتر باشد. ضمن اینکه میتوان بهراحتی انواع ضربهگیرها را در میله فرمان و پینیون و شانه تعبیه کرد که انتقال ضربه به دست راننده نیز کمتر شود.
سیستم راک اند پینیون یا فرمان کشویی به علت تماس مستقیم دنده و شانه، از حساسیت بسیار مناسبی نسبت به دستور راننده نیز برخوردار است. معایب این سیستم را میتوان در کم بودن زاویه چرخش چرخها به دلیل محدودیت در طول شانه و همچنین سفتبودن فرمان در نمونههای غیرهیدرولیکی و غیربرقی، به علت کم بودن میزان نسبت فرمان و آسیبپذیر بودن در تصادفات به علت طول شانه تا بغل از دو طرف اتاق خودرو خلاصه کرد. از معایب دیگر آن میتوان به انتقال مستقیم ضربه به فرمان و دست راننده نیز اشاره کرد که در صورت استفاده از ضربهگیر در میل فرمان، این نقص کاهش محسوسی میباید.
جعبه فرمان حلزونی تاج خروسی:
اگر به شکل این نوع جعبه دندهها نگاه کنیم، میتوان سیستم آن را شبیه نوع دنده شانهای بدانیم. در این جعبه فرمان، قسمتی که به میله چرخها متصل میشود، شبیه به تاج خروس است و قسمتی که به میله فرمان وصل میشود، به شکل مارپیچ حلزونی است. تاج خروسی به اهرم دیگری متصل است که از طرف دیگر به میله چرخها متصل است. با چرخش مارپیچ توسط غربیلک فرمان، حلزونی نیز میچرخد و دسته متصل به خود را وادار به چرخش میکند. از آنجا که دسته از یک طرف ثابت است تمایل به حرکت به چپ و راست پیدا میکند و میله فرمان را به چپ و راست حرکت میدهد و باعث چرخش تایرها میشود.
جعبه فرمان ساچمهای:
این جعبه دنده ساختاری شبیه به نوع حلزونی تاج خروسی دارد، با این تفاوت که در بین حلزونی و تاج خروسی آن، تعداد مشخصی ساچمه قرار دارد که وجود همین ساچمهها، مزایای زیادی را به همراه میآورد و در اینجا دندانه شکل سادهای دارد. در این جعبه فرمان، دور محور دندانهای یک محفظه قرار گرفته که ساچمهها در داخل آن و روی محور دندانهدار قرار میگیرند که وقتی غربیلک فرمان چرخیده میشود، ساچمهها روی محور دندانهدار، حرکت میکنند و بسته به جهت چرخش فرمان، از یک انتهای مسیر خود روی دندانه خارجمیشوند که توسط میلههای راهنما، از سمت دیگر دوباره وارد مسیر کاری خود میشوند.
در انتهای تاج خروسی نیز، اهرمی توسط هزارخار قرار گرفته که با چرخش تاج خروسی، این میله نیز به طرفین چرخش میکند و باعث جابهجا شدن میله بین چرخها به سمت چپ و راست میشود و تایرها زاویه میگیرند. وجود ساچمهها در بین دندانه و پیچ متصل به تاج خروسی باعث میشود تا فرمان نرمتر عمل کند چرا که ساچمهها عمل تماس بین دندانه و قسمت پیچی مرتبط با تاج خروسی را راحتتر میکند. ضمن اینکه ساچمهها به خوبی فضای بین میله دندانهدار و محفظه دور آن را پر میکنند که در نتیجه، لقی بین آنها نیز بسیار کمترمیشود. کاهش اصطکاک بین دندانه و قسمت پیچی در ارتباط با تاج خروسی نهتنها چرخش فرمان را راحتتر میکند بلکه از استهلاک ساختار جعبه فرمان نیز میکاهد. از محاسن این جعبه فرمان میتوان به نرمی فرمان، زاویه پیچش بیشتر چرخها و انتقال نیروهای بیشتر به چرخها را گفت که استفاده از این سیستم را در خودروهای با وزن بیشتر ممکن میسازد. اما از عیبهای این نوع جعبه فرمان نیز میتوان به سایز بزرگتر آن نسبت به مدلهای دیگر و مشکل بودن جاسازی آن در خودروهای دیفرانسیل جلو نام برد. ضمن اینکه این جعبه دنده قیمت بالاتری نیز دارد.
جعبه فرمان حلزونی غلتکی:
جعبه فرمان حلزونی غلتکی، ساختمان کاری شبیه به حلزونی تاج خروسی دارد و در آن از ارتباط یک مارپیچ و چرخ دنده که به علت شکل خاصش به غلتک شبیه شده است، ساخته شده. در اینجا هم میله مارپیچی در اتصال با میله فرمان است و در نهایت به غربیلک دست راننده میرسد. این میله مارپیچی نیروی چرخشی دریافت میکند و در داخل جعبه فرمان، آن را به غلتک منتقل میکند. غلتک نیز به دلیل ارتباط با این پیچ در حال چرخش، میچرخد و از آنجا که این دو میله به صورت مارپیچی هستند، چرخش همراه با جابهجا شدن گام پیچها خواهد بود. در کنار غلتک، یک مارپیچ دیگر نیز قرار دارد که عمود بر محور آن قرار گرفته و در پایین به دسته متصل به میله چرخهاست. با جابهجایی گام به گام پیچ غلتک، این پیچه نیز حول محور خود میچرخد. برای درک بهتر موضوع میتوان این ارتباط را شبیه به رابطه کرانویل و پینیون در دیفرانسیل دانست. با چرخش پیچه کنار غلتک حول محور خود، دسته میل فرمان که با هزارخاری به آن متصل است، به چپ و راست حرکت میکند و موجب جابهجایی میله فرمان و در نتیجه چرخش تایرها میشود.
جعبه فرمان انگشتی:
این جعبه فرمان یکی از سادهترین و ابتداییترین ساختارها را در بین دیگر انواع جعبه فرمانها دارد. در انتهای میله فرمان یک پیچه قرار گرفته است که شبیه به محور دندانهای دیگر انواع جعبه فرمانهاست. داخل گامهای این پیچه که دندانه وجود دارد، یک انگشتی قرار میگیرد که در انتهای آن مثل جعبه فرمانهای تاج خروسی و غلتکی، یک دسته متصل به میله فرمان قرار گرفته است. وقتی فرمان از داخل خودرو چرخیده میشود، میله فرمان نیز میچرخد و در نتیجه پیچه دندانهدار آن نیز شروع به چرخش میکند. میله فرمان و پیچه روی آن که ثابت هستند، نمیتوانند حرکتی داشته باشند، در نتیجه چون انگشتی در داخل گامهای پیچ قرار دارد، داخل آن میلغزد و به بالا و پایین حرکت میکند. این جابهجایی باعث حرکت میله متصل به فرمان میشود و چرخها را نیز میچرخاند.