عملکرد چرخ دنده فرمان این است که به طور مناسب گشتاور و زاویه فرمان را از روی فرمان (عمدتاً با کاهش سرعت و افزایش گشتاور) قبل از ارسال آن به بخش اتصال فرمان تغییر دهد و در نتیجه خودرو را قادر به هدایت کند. بنابراین، دنده فرمان اساساً یک جعبه دنده است و معمولاً از 1 تا 2 مرحله دنده کاهش تشکیل می شود.
در طول تاریخ، انواع مختلفی از چرخ دنده های فرمان ساخته شده اند که بسیاری از آنها در حال حاضر منسوخ شده اند. دنده های فرمان را می توان بر اساس نوع کمک ارائه شده به انواع مکانیکی (غیر کمکی) و کمکی قدرتی طبقه بندی کرد.
چرخدندههای فرمان مکانیکی را میتوان به اشکال ساختاری مختلفی از جمله قفسه و پینیون، توپ چرخشی، کرم و بخش، توپ و اهرم چرخشی و کرم و غلتک تقسیم کرد. متداول ترین انواع مورد استفاده عبارتند از rack-and-pinion، توپ چرخشی و کرم و بخش.
دنده فرمان رک و پینیون ساده ترین شکل چرخ دنده فرمان است. مزایایی مانند ساختار ساده و جمع و جور، استحکام بالا، هزینه کم، فرمان پاسخگو، نسبت فرمان بالا در هر دو جهت، سهولت چیدمان و سازگاری با سیستم تعلیق جناغی و پایه های مک فرسون را ارائه می دهد. همچنین می تواند مستقیماً پیوند درگ را هدایت کند و مکانیزم انتقال فرمان را ساده کند. در نتیجه، کاربرد گسترده ای در خودروهای سواری و کامیون های سبک پیدا می کند.
چرخ دندههای فرمان توپی چرخشی نسبتهای مثبت و منفی بالایی را ارائه میکنند و کار با آنها را آسان میکنند، عمر طولانی، عملکرد پایدار و قابل اعتماد را ارائه میدهند. اما به دلیل ضریب منفی بالا، ضربه های جاده به راحتی به فرمان منتقل می شود.
چرخ دنده های فرمان برقی، چرخ دنده های فرمان مکانیکی را با دستگاه های کمکی قدرتی ترکیب می کنند. بسته به محیط انتقال، چرخ دنده های فرمان برقی می توانند پنوماتیک یا هیدرولیک باشند. دنده های فرمان هیدرولیک را می توان بر اساس آرایش و اتصال آنها بین چرخ دنده مکانیکی فرمان، سیلندر فرمان و شیر کنترل فرمان دسته بندی کرد. این دسته بندی ها شامل نوع انتگرال (جایی که چرخ دنده مکانیکی فرمان، سیلندر فرمان و شیر کنترل فرمان به صورت یک واحد طراحی شده اند)، نوع نیمه یکپارچه (که در آن چرخ دنده مکانیکی فرمان و دریچه کنترل فرمان یکپارچه می شوند در حالی که سیلندر فرمان برق جدا باقی می ماند. ) و نوع قابل تفکیک (که در آن چرخ دنده مکانیکی فرمان جدا است در حالی که شیر کنترل فرمان و سیلندر فرمان برق ترکیب می شوند).
شایان ذکر است که کامیون های سنگین با ظرفیت بار زیاد برای چرخ دنده های فرمان بادی مناسب نیستند زیرا فشار کاری سیستم پنوماتیک نسبتاً کم است (معمولاً از 0.7 مگاپاسکال تجاوز نمی کند). هنگامی که در وسایل نقلیه سنگین استفاده می شود، اندازه قطعات بیش از حد بزرگ می شود. چرخ دنده های فرمان هیدرولیک می توانند در فشارهای بالای 10 مگاپاسکال کار کنند که امکان اندازه های کوچکتر قطعات را فراهم می کند. سیستم های هیدرولیک بی صدا کار می کنند، زمان پاسخ کوتاهی دارند و می توانند ضربه های ناشی از سطوح ناهموار جاده را جذب کنند. از این رو دنده های فرمان هیدرولیک به طور گسترده ای در انواع و کلاس های مختلف خودروها استفاده می شود.
دنده فرمان رک و پینیون رایج ترین نوع است. ساختار اصلی آن شامل یک جفت چرخ دنده پینیون مشبک و یک قفسه است. هنگامی که شفت فرمان چرخ دنده پینیون را به چرخش در می آورد، قفسه به صورت خطی حرکت می کند. گاهی اوقات، قفسه مستقیماً پیوند درگ را هدایت می کند و فرمان را قادر می سازد تا بچرخد. برای کاهش نوسان فرمان، اغلب یک دمپر فرمان با یک چرخ دنده رک و پینیون به سیستم فرمان اضافه می شود.
